minimum (test) - sch.grusers.sch.gr/mmantziou/BiblioEkpaideytikoy.pdfδομικά σωματίδια της ύλης .Να ορίζει τι είναι άτομο, μόριο και

Είναι γεγονός ότι αυτό που ονομάζουμε μέθοδο διδασκαλίας είναι μια προσωπική υπόθεση και θα ήταν αφελές ή πολύ φιλόδοξο να πιστεύει κανείς ότι μπορεί αυτή να περιγραφεί με λίγες γραμμές. Κάθε συνάδελφος μπορεί να παρουσιάζει το μάθημα με τον δικό του τρόπο χρησιμοποιώντας εκείνες τις μαθησιακές τεχνικές οι οποίες φαίνονται πιο πρόσφορες στο συγκεκριμένο μαθητικό ακροατήριο. Εκείνο που φιλοδοξεί το βιβλίο του καθηγητή είναι να δώσει ένα minimum εφοδίων, ώστε το διδακτικό αποτέλεσμα να γίνεται σχεδόν ανεξάρτητο των συνθηκών εφαρμογής.

Ας μην ξεχνάμε ότι σε μια ολοκληρωμένη παρουσίαση του μαθήματος της χημείας η θέση του καθηγητή είναι πολύ σύνθετη: Διδασκαλία από έδρας, πειράματα στο εργαστήριο, πληροφορίες από το διαδίκτυο, τα περιοδικά, την τηλεόραση και τα εξωσχολικά βιβλία-βοηθήματα, δοκιμασία (test) αξιολόγησης των μαθητών. Επιπλέον, η διδασκαλία από έδρας έχει μετατραπεί πολλές φορές, και ορθώς κατά τη γνώμη μας, σε μια συζήτηση με την τάξη την οποία ο καθηγητής καλείται να διευθύνει. Έτσι, με τις κατάλληλες ερωτήσεις προκαλείται το ενδιαφέρον, ενώ παράλληλα αξιολογείται η συμμετοχή του κάθε μαθητή (συμμετοχική μορφή διδασκαλίας, όπου ουσιαστικά υλοποιείται η μαιευτική Σωκρατική μέθοδο διδασκαλίας).

Ένα ολοκληρωμένο λοιπόν μάθημα του παραπάνω τύπου δεν πρέπει να αφήνεται στην τύχη του, αλλά να σχεδιάζεται με προσοχή ανά διδακτική ώρα. Χωρίς κατάλληλη προετοιμασία πολύτιμος διδακτικός χρόνος μπορεί να χαθεί. Το βιβλίο του καθηγητή προσπαθεί να δώσει κάποια βοήθεια προς την κατεύθυνση αυτή. Για παράδειγμα οι διαφάνειες που το συνοδεύουν μπορούν να αποδειχθούν πολύτιμο εποπτικό εργαλείο. Έπειτα οι βιβλιογραφικές παραπομπές που δίνονται ανά διδακτική ενότητα μπορούν να αποτελέσουν τη βάση για περαιτέρω διερεύνηση ενός θέματος.

Βέβαια ένας καθηγητής πρέπει πάντα να είναι έτοιμος για το απρόοπτο. Όσο καλά και να έχει προετοιμάσει το μάθημά του μπορεί να χρειαστεί να ξεφύγει από τις τυποποιημένες διδακτικές του φόρμες. Μαθητές τους οποίους ο ίδιος προέτρεψε να αναζητούν ολοένα και περισσότερες πληροφορίες από άλλες πηγές, μπορεί να του ανατρέψουν το πρόγραμμα που ετοίμασε. Τέτοιες παρεκβάσεις, που είναι καμιά φορά χρονοβόρες, χωρίς να αποθαρρύνονται πρέπει να ελέγχονται και κρατούνται σε λογικά όρια.

Θεωρούμε αυτονόητο να σας πούμε ότι η οποιαδήποτε παρατήρηση ή υπόδειξη σας είναι ευπρόσδεχτη, καθώς θα αποτελέσει τη βάση για την οποιαδήποτε βελτίωση του βιβλίου μας. Σας ευχόμαστε καλή και αποδοτική χρονιά.

Οι συγγραφείς

Σελ. Πρόλογος 3 «Γνωριμία» με το βιβλίο του μαθητή 9 Ειδικότεροι στόχοι του βιβλίου του καθηγητή 11 Γενικές οδηγίες για τη διεξαγωγή του μαθήματος 12 Το μάθημα της Χημείας στο Λύκειο. Η «Γενική Παιδεία» 15 Η Χημεία στο Λύκειο. Η «Κατεύθυνση» 17 Τα πειράματα στη Χημεία του Λυκείου. Γενικά 19 Βιβλιογραφία 24

Κεφάλαιο 1: Βασικές Έννοιες

Με τι ασχολείται η Χημεία. Γνωρίσματα της ύλης 29 Δομικά σωματίδια της ύλης - Δομή του ατόμου 33 Καταστάσεις της ύλης - Ιδιότητες της ύλης- φαινόμενα 36 Ταξινόμηση της ύλης - Διαλύματα - Περιεκτικότητες 39 διαλυμάτων - Διαλυτότητα

Κεφάλαιο 2: Περιοδικός πίνακας- Δεσμοί

Ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων -Ένα απλό μοντέλο ατόμου 45 Κατάταξη των στοιχείων -Περιοδικός Πίνακας 48 Χρησιμότητα του Περιοδικού Πίνακα Γενικά για το χημικό δεσμό. Είδη χημικών Δεσμών 51 Η γλώσσα της χημείας. Αριθμός οξείδωσης. Γραφή Χημι- 54 κών τύπων και εισαγωγή στην ονοματολογία των ενώσεων Επαναληπτικό μάθημα. Φύλλο αξιολόγησης 57

Κεφάλαιο 3: Χημικές Αντιδράσεις Χημικές αντιδράσεις - Μερικά είδη χημικών αντιδράσεων 61 Επαναληπτικό μάθημα. Φύλλο αξιολόγησης 64

Κεφάλαιο 4: Στοιχειομετρία

Βασικές έννοιες για τους χημικούς υπολογισμούς 68 Καταστατική εξίσωση των αερίων 71 Συγκέντρωση διαλύματος - Αραίωση, ανάμιξη διαλυμάτων 74 Στοιχειομετρικοί υπολογισμοί 77 Εργαστηριακή άσκηση 80 Εργαστηριακή άσκηση 81

Κεφάλαιο 5: Θερμοχημεία Μεταβολή ενέργειας κατά τις χημικές μεταβολές. 84 Θερμιδομετρία 87 Νόμοι θερμοχημείας 90 Εργαστηριακή άσκηση: Υπολογισμός θερμότητας αντίδρασης 93

Κεφάλαιο 6: Γενικό Μέρος Οργανικής Χημείας Εισαγωγή στην οργανική χημεία. 96 Ταξινόμηση οργανικών ενώσεων - ομόλογες σειρές 99 Ονοματολογία άκυκλων οργανικών ενώσεων 102 Ισομέρεια (Ισομέρεια - Είδη ισομέρειας - εύρεση ισομερών υδρογονανθράκων) 105 Ισομέρεια (Εύρεση των ισομερών ορισμένων κορεσμένων μονοπαραγώγων οργανικών ενώσεων) 108 Ανάλυση των οργανικών ενώσεων 111 Κριτήριο αξιολόγησης 114

Κεφάλαιο 7: Βιομόρια και Άλλα Μόρια Υδατάνθρακες. 118 Λίπη, έλαια και σάπωνες 121 Αμινοξέα - Πρωτεΐνες 124 Πολυμερή ( ή πλαστικά) 127

Πείραμα 1: Παράγοντες που επηρεάζουν τη διαλυτότητα Πείραμα 2: Πυροχημική ανίχνευση μετάλλων Πείραμα 3: Χημικές αντιδράσεις και ποιοτική ανάλυση ιόντων Πείραμα 4: Παρασκευή διαλύματος ορισμένης συγκέντρωσης Πείραμα 5: Ανίχνευση Υδατανθράκων Πείραμα 6: Παρασκευή Σαπουνιού

7

8

«»

-. ! . " # ! -. $ ! #. %-

9

! # « # !#», & - # - ! #. "' !# ( # # !# # .

) « …» - ! , # «* ». + ! !# !# , -!, # !# *#, , -. % # / !# !# 0# # ! , # # !# # * . 1 ! ! . -# ! ! ! . 2 , ( #) !# !# ! . 5 # ! -, , !0, . ! # #. 6 # -# # ! ! ! , . + , ! !, ! « ». : # # # # # - ! ! , !# -#, * ! -!. 2 # & «!» , !- # , # , , , . 5 # !# -# # # -# , # # # !. 5 ! # -! ! ! # ! «» # !# , , ! # !# ( ! ! ). 2 # !# !# # - # # !# ! -, # # ! .

10

+ ! ! ! -. " , *. 2 ! # «- #» -. «» # , ! !, ! #, 0* # !#. ! «».

1 0 , , «» ! # &#. = ! * - . 5 - .

+ ! , ! ! ! ! . ! ! - ! # # # , , . 1 # !: , - ! ! . ?- , . : ! - . @ 0 #. 5 # . 1 !- # # # - !# # !# .

: " -. 2 ! !# ! . = ! - 0# !# ! # . 5 # # .

11

-

+ ! - # ! - ! . 5* # 0 ! # . 2 # # ! #: , , , . * # # , # !# -# # . 2 !: $ # # #

#, .

$ - , # # # . 5 ! # * .

" 0 , - : "!# # #

. 2# # ! # #

&# ( "# # #) A. 5 # # #,

. %# . 5#

# ’ . $ .

! ! www- # (internet) ! !, -! ! #, .

% ( o, overhead) # - # # #. : #

12

!# ! .

6# ! # # # . = * # !, ! , . 5# !-, , # # !-. = ! * , , ! (5) :

1. 2 ! ( & ) -

. 1 &, # #, . : ! ! . 5 - ! . & !# !# , 0#. = ! ! ! * !#. ! # !# # - ! .

= 0 # ! !# . 1 ! ! ! - .

5 «» , # # !# # # #, ! # # .

2.

# # # -# ! !#, # ! , #. # # #

13

#, ! .

2 ! , # #, . : - ! ! # # -#, #, # . 5!# - # .

. 2 , - .

3.

2 !#. 5 !# # # !# . 2 * !. 5- !, , !# !#. 5 ! ! -! * , , ! # # # #.

5 ! , # ! *. 5- # -. % ! ! # !# . @ !# «» !- «» .

%# - . = # -* #, #, !# # , # *-, # #. " ' # -# !#, ! # - # # #. 4.

! , ! !# # # # #. *-

14

! " . 2 ! # ! - 1 # .

5.

- !# # # ! . F! . 5 # # ! ! !# -# -.

+ ! # # ! ! # -.

%# 2-3 !# ! # # ! # # .

!". # « $»

15

1 & #, #, - * # !# #, # G F. 1 ! !, ! # # # # # # #. @# # # , , , ! &. @, # &# ! ! #, # , ! !#. F! - !, # ! -!# , - # # !# # ! # ! # ! (internet) - !.

% ! # ! # , # ! . 1 # # !# # ! # # # A, ! , ! , #. 2 # A !# # # !# ( -#) # !# .

! !0 ! ! # # "# %# # &-# (5( F(A). , !. ! : 1 # !# # &# ! , -!, G . - ! # . 1 ! * !. + , , , , # * , # . 1 # &# , , # ! !, #, #, -

16

#. 1 - * ! # «#» - ! # .. F, &, F, = F, 2 =, % , & ?-#, I @, 2 2 @ . 1 , , -, # # # # # &#, # - # «#». 1 # # - #, «A » # #. 1 # # # #, -# , - !, ! -. 1 , #, - # # # !# # (.. !, .). 1 #, # # !, # - # , # #, # -# # # « " ». 1 # ! ! . 2 - # # # .

5!# # !0#, !# 0# # # - # #. : !#, !# # # # # #, . @ , ! « /» ! .

17

# !". # «%"»

5 ! # & # -# * & # "# %# # -# # ! -. 5 ! !# ! & ! - # . # !# - " &, &- # #. = ! # ! # # ! . # , - , # . 1 ! 0, - # - # #. ! !# (# #), ! .

6# ! «!#» . ! I 2. # !0# !# ! & # # F( "( A, ! # # "# -#:

% # #, !# !# # %!# -!# " %, # .. ! &# #, I# .

5 ! ! # "# %-#, # # #, !# !- - , .

= . : # ! -* ! -, * , - # -.

18

5 ! !# , # .. !# #, , # # . %! ! ! , # -# , . ! ! - : G, F =-, - !0# . 5 # ( www-) ! –#, ! # - -- # ! - .

" # - ! ( ! !# -# #). = ! «#» # # #, !# !# . J ! # # , -#, ! - #. 2# # -# !# # G#, F# =, 0# !# ! .

19

& !.

5 ! # # # ! &# ! & ' . : # !# # &#. *# - * '- . F! ! # # # - & «/». 6# ! # ! # !# !# *# # * # &#.

5 # # &# # # # -#, ! , , #. + # !# !# # !# - ! - . ! ! ! -! , # # &# 2 .

6 # * ! -

# # &#, ! , * !- . %, !# # ! ! # #; ?, !# !, # # # ! # # ; +, ! # # # ;

5 ! - . 2# ! !#

20

!0# ! . + ! # #: $ !# !# # ! $ # -# !# # ' !#. $ # . $ " # !# !# -!# # !#, # - ! # # . 5 !# # # .

1 * ! « # # # .. ! , , # ! ». 5 !# # .. « » !# -# .

1 , # !# !# !# 0, ! # ! * - , -.

% - 0 ! - , ! .

% # # - , ! ! ( , #, ! #) -# # - #.

5 . ? #, -

21

# ! #, # # # # . 2 # * . 6# ! !. 1 ! -. ? # -!# !, !# !# -# #, ! # # -. ! " ;

+ ! # # ! # . : ! # &. # !. # # !# - . ! .

2# ! , !# ! ! # &# A, "# %# -#. 2# " # # , # - , ! -, # !# ! - 0, , ! !.

%# # # - ! - , # ! .

+ # #:

22

#

5 0 # -# # . 6# !# # # !# !# , # - -simulation - ! # #. 1 - «» # # ! . 5 ! -, ! !

#$%&' ( $&)-*&%( %5L5+1L12J- ?2?:=2$5

#&%+ ( $&)*&%(

=2A2+1 I2MLN5 - 512J

%L:5+5L+J2 2LM+12J

2%2O2L"5J5 +M$ ?2-?:=2$M$

5$5G:L5

2%J+P&J5

23

!, #, ( #, !# # , ! «».

@ # # !- ! ! ! !# . " ! # - * -* # # . ? # # # ! , # .. ! -, . 5 ! -# ! ! # #.

5# , # !, - !# # . 1 ! # ! #. : # - ! * # !# -!# # .. # !, , * - . = # ! , #, -#, , .

: # * ! - !#. 2 # -# # «-» # # !.

F! - . # ! , , !, ! ! ! . .

24

'('!()*+,(+

1. Bransford J.D, Brown A.L. and.Cocking R.R editors “How

People Learn. Brain, Mind, Experience and School”, Nation-al Academy press, Washington D.C., 1999.

2. Teacher' s guide I and II. Nuffield Advanced Science. The Nuffield Foundation, Penguin Books, 1971.

3. Brown D., “Using examples to remediate misconception in Physics”, Journal of Research in Science Teaching 29 (1992) 17-34.

4. Leonard G, Dufresne R.J and Mestre J.P., “Using qualitative problem-solving strategies to highlight the role of concep-tual knowledge in solving problems”, American Journal of Physics, 64Q (1996) 1495-1503.

5. Sokolof D.R. and Thornton R.K., “Using interactive lecture demonstrations to create an active learning environment”, The Physics Teacher 35 (1997) 340-347.

6. Lagowski,J.J. J. Chem. Educ. 1 (1990), 67. 7. Schauble, L.R., Glaser R., Duschl, R., Schulze, S. and John J., ..

“Students understanding of the objectives and procedures of experimentation in the science classroom”, The journal of the Learning Science, 4 (1995) 131- 166.

25

25

27

1. ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ

28

29

ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ - ΦΑΣΕΙΣ

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 1 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: 1.1 Με τι ασχολείται η Χημεία - Ποια είναι η σημασία της Χη-

μείας στη ζωή μας 1.2 Γνωρίσματα της ύλης (μάζα, όγκος, πυκνότητα) - Μετρήσε-ις και μονάδες

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπο-ρεί: Να αναγνωρίζει τη χρησιμότητα αλλά και τις παρενέργειες που έχει η χημεία στην καθημερινή μας ζωή. Να ορίζει τη μάζα ως το μέτρο της αντίστασης που παρουσιάζει ένα σώμα αναφορικά με τη μεταβολή της ταχύτητας του ή ως το ποσό της ύλης που περιέχεται σε μία ουσία. Να ορίζει τον όγκο ως το χώρο που καταλαμβάνει ένα σώμα. Να ορίζει την πυκνότητα ως το πηλίκο της μάζας προς τον αντίσ-τοιχο όγκο μιας ουσίας. Να χρησιμοποιεί τις μονάδες SI για καθένα από τα παραπάνω με-γέθη.

ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Β΄ Γυμνασίου (διδακτικές ενό-τητες 1.1, 1.2, 1.4). Με δεδομένο ότι το μεγαλύτερο μέρος της δι-δακτικής αυτής ενότητας αυτής έχει ήδη διδαχτεί στη Β΄ Γυμνασίου προτείνεται η ανάπτυξη του μαθήματος να γίνει υπό μορφή ερωτή-σεων, ώστε να δοθεί η δυνατότητα στο διδάσκοντα να εντοπίσει το επίπεδο γνώσεων των μαθητών του και το βαθμό αφομοίωσης της ύλης του γυμνασίου.

30

ΦΑΣΗ 2 Προσεγγίζουμε την έννοια του περιβάλλοντος και κάνουμε τη δι-άκριση του σε φυσικό και ανθρωπογενές. Στη συνέχεια υποβάλλου-με το ερώτημα γιατί ο άνθρωπος επεμβαίνει στο περιβάλλον και το τροποποιεί. Με βάση την απάντηση που θα πάρουμε και τη συζήτη-ση που θα ακολουθήσει ορίζουμε τη Χημεία ως την επιστήμη της ύλης και των μεταμορφώσεων της.

ΦΑΣΗ 3 Αναφέρουμε χημικά προϊόντα χρήσιμα στον άνθρωπο (φάρμακα, τρόφιμα, ενδυμασία κλπ.). Ρωτάμε ποια είναι η συμβολή της χημεί-ας στη βελτίωση της ζωής μας και ποιες είναι οι αρνητικές επιπτώ-σεις αυτής στην καθημερινή μας ζωή (ρύπανση ατμόσφαιρας, θά-λασσας κλπ.).

ΦΑΣΗ 4 Τονίζουμε ότι χαρακτηριστική ιδιότητα της ύλης είναι η μάζα και δίνουμε τον ορισμό της μάζας. Στη συνέχεια ρωτάμε τους μαθητές να μας πουν σε τι διαφέρει η μάζα από το βάρος. Για να εξηγήσου-με τη διαφορά φέρνουμε παράδειγμα τον αστροναύτη, που έχει την ίδια μάζα, αλλά διαφορετικό βάρος στη γη και στη σελήνη. Η προ-βολή της διαφάνειας Δ.1.1.1 μας δίνει την αφορμή να εκθέσουμε πως μετρείται η μάζα και πως το βάρος. Τέλος, επαναλαμβάνουμε αυτό που ήδη είχε τονιστεί στην Β΄ Γυμνασίου « Στην πράξη πολ-λές φορές δεν γίνεται σαφής διάκριση μεταξύ μάζας και βάρους. Αυτό συμβαίνει, επειδή στον ίδιο τόπο σώματα με ίση μάζα έχουν ίσο βάρος. Έτσι, συγκρίνοντας τα βάρη των σωμάτων συγκρίνουμε έμμεσα και τις μάζες τους ». Δίνουμε τον ορισμό του όγκου και τα συνήθη εργαστηριακά όργανα για τη μέτρηση αυτού.(Διαφάνεια 1.1.2). Στη συνέχεια ορίζουμε την πυκνότητα ως το λόγο της μάζα προς τον αντίστοιχο όγκο.

ΦΑΣΗ 5 Δίνουμε τις μονάδες μέτρησης μάζας, όγκου και πυκνότητας με έμ-φαση στο SI.

31

ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ - ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. Πρόγραμμα Σπουδών Χημείας Ενιαίου Λυκείου, Παιδαγωγικό Ινστι-τούτο, Αθήνα 1998. 2. Γεωργιάδου Τ., Καφετζόπουλος Κ., Προβής Ν., Σπυρέλης, Ν., Χη-νιάδης Δ., «Χημεία Β΄ Γυμνασίου Βιβλίο Μαθητή», εκδ. ΟΕΔΒ, Αθήνα, σελ. 16-23 και σελ. 31. 3. Γεωργιάδου Τ., Καφετζόπουλος Κ., Προβής Ν., Σπυρέλης, Ν., Χη-νιάδης Δ., «Χημεία Β΄ Γυμνασίου Βιβλίο Καθηγητή», εκδ. ΟΕΔΒ, Αθήνα σελ. 42-58 και σελ.. 4. Mager R.F. «Διδακτικοί Στόχοι και Διδασκαλία», εκδ. Αφοι Κυρι-ακίδη, Θεσσαλονίκη 1985. 5. Σπυρέλης Ν. κ.α. «Προδιαγραφές Εκπαιδευτικών Βοηθητικών Μέσων» Παιδαγωγικό Ινστιτούτο, Γραφείο Προτυποποίησης, Αθήνα 1999. 6. «Ειδικές Προδιαγραφές Βιβλίων Φυσικών Επιστημών » Παιδαγωγι-κό Ινστιτούτο, Αθήνα 1998.

Πείραμα : προσδιορισμός της πυκνότητας υγρού στη θερμοκρασία δωματίου. Διαδικασία: Γεμίζουμε ένα ογκομετρικό κύλινδρο με υγρό π.χ. νε-ρό, ενώ παράλληλα προσδιορίζουμε με ζυγό τη μάζα του. Από το λόγο μάζα προς όγκο υπολογίζουμε την πυκνότητα του υγρού. Παρατήρηση: Ρωτάμε τους μαθητές από τι εξαρτάται η πυκνότητα του υγρού και περιμένουμε την απάντηση θερμοκρασία. Γι΄ αυτό μετράμε τη θερμοκρασία του υγρού με θερμόμετρο, ώστε αυτή να συνοδεύει την τιμή της πυκνότητας που προσδιορίσαμε.

Προτεινόμενες ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 23, 26, 29, 32. Προτεινόμενες ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 22, 27, 28, 31, 33,36.

32

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ

ΦΑΣΗ 2 Η χημεία ως βασική επισ-τήμη της ύλης

ΦΑΣΗ 3 Θετικές και αρνητικές επιπ-τώσεις της χημείας στην καθημερινή μας ζωή.

ΦΑΣΗ 4 Ορισμός μάζας, όγκου και πυκνότητας.

ΦΑΣΗ 5 Μονάδες μέτρησης μάζας, όγκου και πυκνότητας.

Διαφάνεια Δ.1.1.1: Μέτρηση μάζας- βάρους. Διαφάνεια Δ.1.1.2: Όργανα μέτρησης όγκου.

ΠΕΙΡΑΜΑ Προσδιορισμός πυκνότητας υγρού.

Απαιτούμενα όργανα- ουσίες: ζυγός ακρίβειας 0,1 g, ογκο-μετρικός κύλινδρος π.χ. 100 mL, θερμόμετρο, νερό.

ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Β΄ Γυμνασίου.

33


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 2 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: 1.3 Δομικά σωματίδια της ύλης - Δομή του ατόμου. Ατομικός

αριθμός, Μαζικός αριθμός, Ισότοπα

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να αναγνωρίζει ότι τα άτομα, τα μόρια και τα ιόντα αποτελούν δομικά σωματίδια της ύλης .Να ορίζει τι είναι άτομο, μόριο και ιόν. Να περιγράφει τα κύρια υποατομικά σωματίδια: πρωτόνια, νετρό-νια, ηλεκτρόνια, ως προς τη σχετική τους μάζα, το σχετικό τους φορτίο και τη θέση τους. Να ορίζει τι είναι ατομικός και τι μαζικός αριθμός, καθώς και τι είναι ισότοπα.

ΦΑΣΗ 2 Αναφερόμαστε στα δομικά σωματίδια της ύλης, δίνοντας παραδείγ-ματα ουσιών των οποίων οι δομικές μονάδες είναι τα άτομα (π.χ. το διαμάντι), ουσιών των οποίων οι δομικές μονάδες είναι τα μόρια (π.χ. το νερό) και ουσιών που δομικές μονάδες είναι τα ιόντα (π.χ. το αλάτι). Ρωτάμε τους μαθητές να αναζητήσουν τις δομικές μονά-δες άλλων ουσιών π.χ. του σιδήρου.

ΦΑΣΗ 3 Προσεγγίζουμε την έννοια του ατόμου, ως τη μικρότερη οντότητα που δομεί την ύλη, κάνοντας μια ιστορική αναδρομή της ατομικής αντίληψης από τη εποχή του Δημόκριτου μέχρι την κβαντομηχανική (Διαφάνεια 1.2.1). Ορίζουμε τι είναι μόριο και τι ιόν και προβάλλο-υμε αντίστοιχα διαφάνειες με προσομοιώματα μορίων και κρυσταλ-λικών ενώσεων (Διαφάνειες 1.2.2 και 1.2.3).

ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Β΄ Γυμνασίου (διδακτική ενό-τητα 1.7). Προτείνεται η ανάπτυξη του μαθήματος να γίνει υπό μορφή ερωτήσεων, ώστε να δοθεί η δυνατότητα στο διδάσκοντα να εντοπίσει το επίπεδο γνώσεων των μαθητών του και το βαθμό αφο-μοίωσης της ύλης του γυμνασίου.

34

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Πρόγραμμα Σπουδών Χημείας Ενιαίου Λυκείου, Παιδαγωγικό Ινστι-τούτο, Αθήνα 1998. 2. Γεωργιάδου Τ., Καφετζόπουλος Κ., Προβής Ν., Σπυρέλης, Ν., Χη-νιάδης Δ., «Χημεία Β΄ Γυμνασίου Βιβλίο Μαθητή», εκδ. ΟΕΔΒ, Αθήνα σελ. 42-50. 3. Γεωργιάδου Τ., Καφετζόπουλος Κ., Προβής Ν., Σπυρέλης, Ν., Χη-νιάδης Δ., «Χημεία Β΄ Γυμνασίου Βιβλίο Καθηγητή», εκδ. ΟΕΔΒ, Αθήνα.σελ. 70-76. 4. G. Hill, «Chemistry Counts », Hodder and Stoughton, London 1986. Σελ. 52-55.

ΦΑΣΗ 3 Αναφερόμαστε στα υποατομικά σωματίδια (πρωτόνια, νετρόνια, ηλεκτρόνια), δίνοντας τη θέση, τη μάζα, το φορτίο καθώς και τη σχετική μάζα και φορτίο τους. Τονίζουμε ότι τα πρωτόνια και τα νετρόνια είναι συγκεντρωμένα σε ένα εξαιρετικά μικρό χώρο, τον πυρήνα. Τα ηλεκτρόνια είναι, σύμφωνα με τις σύγχρονες αντιλήψε-ις, υπό μορφή νέφους γύρω από τον πυρήνα (Διαφάνεια 1.2.4).

ΦΑΣΗ 4 Ορίζουμε τι είναι ατομικός και τι μαζικός αριθμός και δίνουμε τους αντίστοιχους συμβολισμούς. Τονίζουμε ότι άτομα του ίδιου στοι-χείου έχουν τον ίδιο ατομικό αριθμό και ονομάζονται ισότοπα, δί-νοντας και σχετικά παραδείγματα.

Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 38, 43, 47, 48, 50. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 37, 41, 46, 47, 52, 54.

Ρωτάμε τους μαθητές σε τι διαφέρει το άτομο από το μόριο και πε-ριμένουμε την απάντηση: το μόριο διατηρεί τις ιδιότητες της ύλης από το οποίο προέρχεται και απαντά ελεύθερο, ενώ για το άτομο πολλές φορές δεν ισχύουν αυτά. Καλούμε τους μαθητές να αναφέ-ρουν σε τι διαφέρει το άτομο από το ιόν και περιμένουμε την απάν-τηση: το ιόν έχει φορτίο, ενώ το άτομο είναι ουδέτερο.

35

5. Σολομωνίδου Χ., Σταυρίδου Ε., « Διδακτικές Προσεγγίσεις στις Θετικές Επιστήμες », εκδ. Τυπωθήτω, Αθήνα, 2000, σελ.130-134. ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ

ΦΑΣΗ 2 Δομικά σωματίδια της ύλης: άτομα, μόρια, ιόντα.

ΦΑΣΗ 3 Τι είναι άτομο, μόριο και ιόν.

ΦΑΣΗ 4 Τα υποατομικά σωματίδια: πρωτόνια, νετρόνια, ηλεκ-τρόνια.

ΦΑΣΗ 5 Ατομικός και μαζικός αριθ-μός.

Διαφάνεια Δ.1.2.4: Διαγραμμα-τική απεικόνιση ατόμου.

Διαφάνειες Δ.1.2.1: Ιστορική εξέλιξη ατομικών θεωριών. Δ.1.2.2: Προσομοιώματα μορίων. Δ. 1.2.3: Κρυσταλλική ένωση.


36


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 3 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: 1.4 Καταστάσεις της ύλης - Ιδιότητες της ύλης- Φυσικά και χη-μικά φαινόμενα

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να διακρίνει τις καταστάσεις της ύλης: στερεή, υγρή και αέρια και να αναγνωρίζει τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της καθεμιάς. Να συνδέει τη φυσική κατάσταση των ουσιών με τις εξωτερικές συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Να ορίζει τι είναι φυσικές και χημικές ιδιότητες και να δίνει σχε-τικά παραδείγματα. Να αναγνωρίζει ότι οι φυσικές ιδιότητες μιας ουσίας καθορίζονται από την ουσία αυτή καθ΄ αυτή, χωρίς να γίνε-ται αναφορά σε άλλες ουσίες, ενώ οι χημικές ιδιότητες καθορίζουν τη συμπεριφορά μιας ουσίας σε σχέση με μια άλλη. Να ταξινομεί τα φαινόμενα σε χημικά και φυσικά και να διακρίνει τις διαφορές τους. Να αναγνωρίζει από ένα σύνολο μεταβολών, πο-ια είναι τα φυσικά και ποια τα χημικά φαινόμενα.

ΦΑΣΗ 2 Αναφέρουμε ότι η ύλη, ανάλογα με τις συνθήκες βρίσκεται σε τρεις φυσικές καταστάσεις: τη στερεά, τη υγρή και την αέρια. Στη στερεά κατάσταση τα δομικά σωματίδια βρίσκονται σε μικρές αποστάσεις μεταξύ τους και οι ελκτικές δυνάμεις μεταξύ τους είναι ισχυρές. Γι΄ αυτό το σχήμα και όγκος τους είναι καθορισμένος. Στην υγρή κα-τάσταση τα δομικά σωματίδια βρίσκονται, συγκριτικά με τη στερεά κατάσταση, σε μεγαλύτερες αποστάσεις και οι ελκτικές δυνάμεις μεταξύ των σωματιδίων είναι ασθενέστερες. Έτσι τα υγρά έχουν καθορισμένο όγκο, αλλά όχι καθορισμένο σχήμα. Στην αέρια κα-τάσταση τα δομικά σωματίδια κινούνται άτακτα προς όλες τις διευ-

ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Β΄ Γυμνασίου (διδακτική ενό-τητα 1.1 και 1.3). Υποβάλλονται ερωτήσεις για να εκτιμηθεί ο βαθ-μός αφομοίωσης των σχετικών γνώσεων.

37

ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ - ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Πρόγραμμα Σπουδών Χημείας Ενιαίου Λυκείου, Παιδαγωγικό Ινστι-τούτο, Αθήνα 1998. 2. Γεωργιάδου Τ., Καφετζόπουλος Κ., Προβής Ν., Σπυρέλης, Ν., Χη-νιάδης Δ., «Χημεία Β΄ Γυμνασίου Βιβλίο Μαθητή», εκδ. ΟΕΔΒ, Αθήνα, σελ. 17-18 και σελ. 25-28. 3. Γεωργιάδου Τ., Καφετζόπουλος Κ., Προβής Ν., Σπυρέλης, Ν., Χη-νιάδης Δ., «Χημεία Β΄ Γυμνασίου Βιβλίο Καθηγητή», εκδ. ΟΕΔΒ, Αθήνα, σελ. 42-43 και σελ. 51-52. 4. . G. Hill, Chemistry Counts , Hodder and Stoughton, London 1986, σελ. 50-51.

ΦΑΣΗ 4 Αναφέρουμε τα είδη μεταβολών: φυσικά και χημικά φαινόμενα. και επισημαίνουμε τις βασικές διαφορές μεταξύ τους. Ζητάμε από τους μαθητές να διακρίνουν από ένα σύνολο μεταβολών ποια είναι φυσι-κά και ποια χημικά φαινόμενα.

ΦΑΣΗ 3 Αναφέρουμε τις ιδιότητες της ύλης: φυσικές και χημικές. Επισημαί-νουμε τις διαφορές τους, δίνοντας σχετικά παραδείγματα.

Πείραμα : Διάκριση ενός χημικού από ένα φυσικό φαινόμενο Διαδικασία: α. Θερμαίνουμε ένα υγρό π.χ. νερό μέχρι βρασμού. β. Ανάμιξη διαλύματος Pb(NO3)2 με διάλυμα ΚΙ προς σχηματισμό PbI2. Παρατήρηση: Ρωτάμε τους μαθητές ποια από τις παραπάνω μετα-βολές χαρακτηρίζεται ως φυσικό φαινόμενο και ποια ως χημικό φαινόμενο και ζητάμε να αναφέρουν τις διαφορές τους.

Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 56, 60, 64, 67Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 59, 61, 65, 66, 68.

θύνσεις, καθώς οι δυνάμεις συνοχής είναι αμελητέες. Έτσι στα αέ-ρια δεν έχουμε, ούτε καθορισμένο σχήμα, ούτε όγκο. Τονίζουμε ότι στην περίπτωση των αερίων προκύπτουν σημαντικές μεταβολές των όγκων, όταν μεταβάλλεται η θερμοκρασία ή και η πίεση (Δ 1.3.1).

38

5. Σολομωνίδου Χ., Σταυρίδου Ε., « Διδακτικές Προσεγγίσεις στις Θετικές Επιστήμες », εκδ. Τυπωθήτω, Αθήνα, 2000, σελ.120-126. ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΦΑΣΗ 2 Αέρια, υγρή και στερεά φά-ση.

ΦΑΣΗ 3 Φυσικές και χημικές ιδιότη-τες

ΦΑΣΗ 4 Φυσικά και χημικά φαινό-μενα.

ΠΕΙΡΑΜΑ 1. Βρασμός νερού 2. Αντίδραση μεταξύ δια-

λύματος Pb(NO3)2 και διαλύματος ΚΙ

Απαιτούμενα όργανα - ουσίες: 2 ποτήρια ζέσεως, δοκιμαστικοί σωλήνες, λύχνος θέρμανσης, διά-λυμα Pb(NO3)2 και ΚΙ.

Διαφάνεια Δ..1.3.1: Απεικόνιση των τριών καταστάσεων της ύ-λης.


39


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 4 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: 1.5 Ταξινόμηση της ύλης- Διαλύματα – Περιεκτικότητες διαλυ-μάτων – Διαλυτότητα

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να ταξινομεί τα υλικά σε διάφορες κατηγορίες (καθαρές ουσίες- μίγματα, ομογενή-ετερογενή μίγματα, ενώσεις-στοιχεία) και να δι-ακρίνει τις διαφορές αυτών. Να αναγνωρίζει, σ’ ένα σύνολο ουσιών σε ποια κατηγορία ανήκει κάθε ουσία. Να ορίζει τι είναι διάλυμα και να αναγνωρίζει τι είναι διαλύτης και τι διαλυμένη ουσία. Να ταξινομεί τα διαλύματα σε διάφορες κατηγορίες (πυκνά-αραιά, κορεσμένα-ακόρεστα, μοριακά-ιοντικά). Να υπολογίζει την περιεκτικότητα ενός διαλύματος από την πο-σότητα του διαλύτη και της διαλυμένης ουσίας. Να ορίζει τι είναι διαλυτότητα και να εξηγεί τους παράγοντες που επηρεάζουν τη διαλυτότητα μιας καθαρής ουσίας.

ΦΑΣΗ 2 Προβάλλουμε διαφάνεια στην οποία απεικονίζονται τα διάφορα είδη ύλης και ζητάμε από τους μαθητές να μας δώσουν παραδείγμα-τα για κάθε περίπτωση (Δ 1.4.1). Ρωτάμε σε τι διαφέρουν οι καθα-ρές ουσίες από τα μίγματα και με βάση τη συζήτηση που θα ακολο-υθήσει, επισημαίνουμε ότι οι καθαρές ουσίες, σε αντίθεση από τα μίγματα, έχουν καθορισμένη σύσταση ανεξάρτητα από τον τρόπο παρασκευής τους, δίνοντας σχετικά παραδείγματα. Με την ίδια λο-γική ζητάμε από τους μαθητές να αναζητήσουν τις διαφορές μεταξύ ενός ομογενούς και ενός ετερογενούς μίγματος. Κατόπιν συζητάμε το θέμα διαχωρισμού των συστατικών ενός ομογενούς (θαλασσινό νερό) και ενός ετερογενούς μίγματος (ρινίσματα σιδήρου και χώμα). Ρωτάμε τους μαθητές να διακρίνουν τα στοιχεία από τις ενώσεις. Τέλος, επισημαίνουμε ότι το μεγαλύτερο μέρος της γης και του αν-θρώπινου σώματος αποτελείται από επτά μόνο στοιχεία (Δ 1.4.2).

ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Β΄ Γυμνασίου (διδακτικές ενό-τητες 1.10, 1.11 και 1.12). Υποβάλλονται ερωτήσεις για να εκτιμη-θεί ο βαθμός αφομοίωσης των σχετικών γνώσεων.

40

ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ - ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Γεωργιάδου Τ., Καφετζόπουλος Κ., Προβής Ν., Σπυρέλης, Ν., Χη-νιάδης Δ., «Χημεία Β΄ Γυμνασίου Βιβλίο Μαθητή», εκδ. ΟΕΔΒ, Αθήνα, σελ. 61-77. 2. Γεωργιάδου Τ., Καφετζόπουλος Κ., Προβής Ν., Σπυρέλης, Ν., Χη-νιάδης Δ., «Χημεία Β΄ Γυμνασίου Βιβλίο Καθηγητή», εκδ. ΟΕΔΒ, Αθήνα, σελ. 95-127.

ΦΑΣΗ 4 Ορίζουμε τη διαλυτότητα ως τη μέγιστη ποσότητα μιας ουσίας που μπορεί να διαλυθεί σε ορισμένη ποσότητα διαλύτη, κάτω από ορισ-μένες συνθήκες. Αναφέρουμε τους παράγοντες που επηρεάζουν τη διαλυτότητα: (φύση του διαλύτη , θερμοκρασία, πίεση).

Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 69, 70, 75, 79, 82, 84. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 71, 73, 78, 80, 81, 83, 85, 86.

ΦΑΣΗ 3 Ορίζουμε ότι διάλυμα είναι ένα ομογενές μίγμα δύο ή περισσοτέ-ρων ουσιών. Ταξινομούμε τα διαλύματα σε διάφορες κατηγορίες: 1.αραιά- πυκνά 2.ιοντικά-μοριακά 3.κορεσμένα- ακόρεστα. Τονίζουμε ότι η περιεκτικότητα ενός διαλύματος εκφράζει την πο-σότητα της διαλυμένης ουσίας που περιέχεται σε ορισμένη ποσότη-τα διαλύματος. Δίνουμε τις παρακάτω εκφράσεις της περιεκτικότη-τας των διαλυμάτων: 1. Περιεκτικότητα στα εκατό κατά βάρος (% w/w) 2. Περιεκτικότητα στα εκατό βάρους κατ’ όγκο (% w/v) 3. Περιεκτικότητα στα εκατό όγκου σε όγκο (% v/v) Σχολιάζουμε ότι σε διαλύματα πολύ αραιά μπορούμε να χρησιμο-ποιήσουμε τις εκφράσεις: ppm ή ppb. Τέλος, εξηγούμε ότι κατά τη διάλυση ουσιών ευνοείται η επαφή των δομικών σωματιδίων και διευκολύνεται η χημική αντίδραση.

Πείραμα : Διαχωρισμός των συστατικών ενός ομογενούς μίγματος π.χ. αλατόνερο και ενός ετερογενούς μίγματος π.χ. ρινίσματα σιδή-ρου και χώμα. Στην πρώτη περίπτωση αυτό επιτυγχάνεται με εξάτ-μιση, ενώ στη δεύτερη με μαγνήτη. Ρωτάμε πως μπορούμε να διακ-ρίνουμε τα συστατικά ενός ομογενούς και ενός ετερογενούς μείγ-ματος.

41


ΦΑΣΗ 2 Ταξινόμηση της ύλης.

ΦΑΣΗ 3 Τι είναι τα διαλύματα και πως εκφράζεται η περιεκτι-κότητα τους.

ΦΑΣΗ 4 Τι είναι διαλυτότητα και από ποιους παράγοντες ε-ξαρτάται.

ΠΕΙΡΑΜΑ ΕΠΙΔΕΙΞΗΣ

1. Ανάκτηση αλατιού από αλατόνερο (ομογενές μίγμα) με εξάτμιση.

2. Διαχωρισμός με μαγνή-τη μίγματος από ρινίσ-ματα σιδήρου και χώμα (ετερογενές μίγμα).

Ένα ποτήρι ζέσεως, λύχνος θέρ-μανσης, μαγνήτης, αλατόνερο, ρινίσματα σιδήρου, χώμα.

Διαφάνεια Δ..1.4.1: Ταξινόμηση ύλης. Διαφάνεια Δ..1.4.2: Κατανομή των κυριότερων χημικών στοιχε-ίων στη γη και στον άνθρωπο.

ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΑ ΟΡΓΑΝΑ - ΟΥΣΙΕΣ


42

43

2. ΠΕΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ – ΔΕΣΜΟΙ

44

45


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 5 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: 2.1 Ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων -Ένα απλό μοντέλο ατόμου

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπο-ρεί: Να αναφέρει την εξέλιξη των θεωριών σχετικά με τη δομή των ατόμων, μέχρι τις σύγχρονες αντιλήψεις. Να περιγράφει το μοντέλο Bohr και να αναγνωρίζει ότι το μοντέλο αυτό είναι εμπνευσμένο από τη βαρύτητα και αποτελεί μια μινιατούρα του πλανητικού συσ-τήματος. Να εξηγεί ότι η μάζα του ατόμου είναι συγκεντρωμένη σ’ ένα μικρό χώρο, τον πυρήνα. Να κατανέμει τα ηλεκτρόνια σε στιβάδες, να εξηγεί τι είναι κύρι-ος κβαντικός αριθμός και να ορίζει τα ηλεκτρόνια σθένους ως τα πλέον απομακρυσμένα από τον πυρήνα ηλεκτρόνια, με την μικρό-τερη έλξη.

ΦΑΣΗ 1 Εξηγούμε ότι η έννοια του ατόμου έχει θεμελιώδη σημασία τόσο για τη Φυσική όσο και για τη Χημεία. Ωστόσο, κανένας μας δεν έχει δει τα άτομα. Δεν μπορούμε να δούμε τα άτομα, ακόμα και με πιο ακριβές μικροσκόπιο, λόγω του ότι το μέγεθος τους είναι χιλιά-δες φορές μικρότερο από το μήκος κύματος του ορατού φωτός. Δεχόμαστε την ύπαρξη των ατόμων από έμμεσες μαρτυρίες, πειρα-ματικές και θεωρητικές.

ΦΑΣΗ 2 Κάνουμε μια ιστορική διαδρομή της εξέλιξης των γνώσεων μας σχετικά με το άτομο. Αναφερόμαστε στο Δημόκριτο (5ο π.Χ. αιώνα) και στη ασυνέχεια της ύλης που υιοθέτησε. Διατυπώνουμε τα βασι-κά σημεία της ατομικής θεωρίας του Dalton (αρχές 19ου αιώνα) και ζητάμε από τους μαθητές να αναγνωρίσουν τις ομοιότητες και τις διαφορές από τη θεωρία του Δημόκριτου. Ρωτάμε τους μαθητές να εξηγήσουν που οφείλεται αυτή η καθυστέρηση (2000 χρόνια) μετα-

46

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΦΑΣΗ 3 Αναφερόμαστε στην ηλεκτρονιακή δόμηση του ατόμου σε στιβάδες και τους κανόνες στην οποία στηρίζεται αυτή. Επισημαίνουμε ότι οι αρχές αυτές δόμησης των ηλεκτρονίων ισχύουν για τα 20 πρώτα στοιχεία. (ατομικός αριθμός 1-20). Δίνουμε παραδείγματα για την εύρεση της ηλεκτρονιακής δομής ενός ατόμου, αν γνωρίζουμε τον ατομικό του αριθμό. Προβάλλουμε διαφάνεια με τη διαγραμματική απεικόνιση της κατανομής των ηλεκτρονίων σε στιβάδες (Διαφάνε-ια 2.1.2) και τονίζουμε ότι η ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων εμφα-νίζει μια περιοδικότητα η οποία τελικά εκφράζεται στον περιοδικό πίνακα.

Προτεινόμενες ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 14, 15. Προτεινόμενες ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 16, 17, 18.

ξύ των δύο αυτών θεωριών του Δημόκριτου και Dalton. Συνεχίζου-με με τη θεωρία του Rutherford, δίνοντας τα πειραματικά δεδομένα με βάση τα οποία οδηγηθήκαμε στο συμπέρασμα ότι ο μεγαλύτερος όγκος του ατόμου είναι κενός και ότι όλη η μάζα του ατόμου είναι συγκεντρωμένη στον πυρήνα. Αναφέρουμε το ατομικό μοντέλο του Bohr, εξηγώντας την έννοια της τροχιάς, της στιβάδας (φλοιού), του κβαντισμένου μεγέθους, του κύριου κβαντικού αριθμού. Προβάλ-λουμε διαφάνεια με την εικονική παρουσίαση του ατομικού μοντέ-λου του Bohr (διαφάνεια 2.1.1). Τέλος, ρωτάμε τους μαθητές αν γνωρίζουν που δόθηκε τα βραβείο Νόμπελ χημείας το 1998, και περιμένουμε την απάντηση «Ακόμα μια φορά για τη διερεύνηση της ατομικής δομής». Στη συνέχεια διαβάζουμε αποσπάσματα από το «γνωρίζεις ότι…» του αντίστοιχου κεφαλαίου του βιβλίου του μα-θητή και ζητάμε από τους μαθητές να τα σχολιάσουν.

47

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. Γ. Τσαπαρλής, «Θέματα Διδακτικής Φυσικής και Χημείας στη Μέση Εκπαίδευση», 2η Έκδοση, Γρηγόρης, 1991, σελ. 261-266 2. R. P. Feynman, «Έξι εύκολα κομμάτια», Εκδ. Κάτοπτρο, 1998, σελ. 38-46. ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ

ΦΑΣΗ 1 Το άτομο ως βασική έννοια στην επιστήμη.

ΦΑΣΗ 2 Θεωρίες σχετικά με τη δομή των ατόμων.

ΦΑΣΗ 3 Ηλεκτρονιακή δόμηση ατό-μου σε στιβάδες.

Διαφάνεια Δ.2.1.2: Διαγραμμα-τική απεικόνιση της κατανομής των ηλεκτρονίων σε στιβάδες.

Διαφάνεια Δ.2.1.1: Διαγραμμα-τική απεικόνιση του ατομικού μοντέλου του Βohr

48


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 6 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: 2.2 Κατάταξη των στοιχείων (Περιοδικός Πίνακας). Χρησιμό-τητα του Περιοδικού Πίνακα

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να εξιστορεί την εξέλιξη καθώς και την ανάγκη ταξινόμησης των στοιχείων στον περιοδικό πίνακα Να περιγράφει το σύγχρονο περιοδικό πίνακα. Να αναφέρει τι είναι ομάδα και τι περίοδος, καθώς και τα κοινά χαρακτηριστικά των στοιχείων μιας ομάδας ή και μιας περιόδου. Να αναφέρει πα-ραδείγματα στοιχείων, εντοπίζοντας τη θέση τους στο περιοδικό πίνακα. Να αναγνωρίζει την αρχή που δομείται το σύγχρονο περιοδικό πίνακα και να τη συνδέει με την ηλεκτρονιακή δόμηση των ατόμων. Κατ’ επέκταση να συνδέει τη χημική συμπεριφορά ενός στοιχείου με τη θέση του στον περιοδικό πίνακα.

ΦΑΣΗ 2 Αναφερόμαστε στην ανάγκη χρήσης του περιοδικού πίνακα. Τονί-ζουμε ότι ο σημερινός περιοδικός πίνακας είναι αποτέλεσμα πολλών προσπαθειών. Αναφερόμαστε στην προσπάθεια του Άγγλου χημι-κού Newlands, ο οποίος το1864 πρότεινε να ταξινομηθούν τα στοι-χεία κατά οκτάβες. Συνεχίζουμε με την προσπάθεια του Γερμανού Meyer, ο οποίος τον ίδιο χρόνο το 1864, έδειξε ότι η υπάρχει μια περιοδική σχέση μεταξύ των ιδιοτήτων των στοιχείων και της σχε-τικής ατομικής μάζας. Αναφέρουμε ότι ο Mendeleev κατατάσσον-τας τα στοιχεία κατ’ αυξανόμενη σχετική ατομική μάζα και έχοντας τη διορατικότητα να αφήνει κενές θέσεις (για τα στοιχεία που

ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Γ΄ Γυμνασίου (διδακτικές ενό-τητες 2.1). Υποβάλλουμε ερωτήσεις π.χ. «Ποιες είναι οι ομάδες και ποιοι οι περίοδοι του περιοδικού πίνακα; ή Πώς μεταβάλλονται οι ιδιότητες των στοιχείων σε σχέση με τον ατομικό τους αριθμό;», ώστε να εκτιμηθεί ο βαθμός αφομοίωσης των σχετικών γνώσεων.

49


ΦΑΣΗ 3 Προβάλλουμε σε διαφάνεια ένα περιοδικό πίνακα (Δ..2.2.1) και πε-ριγράφουμε αυτόν. Ορίζουμε τι είναι ομάδα και τι περίοδος και α-ναφερόμαστε στην αρίθμηση τους. Δείχνουμε σε ποια θέση του πί-νακα βρίσκονται τα αλκάλια, οι αλκαλικές γαίες, τα αλογόνα, τα ευγενή αέρια, τα στοιχεία μετάπτωσης, οι λανθανίδεςς και οι ακτι-νίδες. Εντοπίζουμε τις περιοχές του περιοδικού πίνακα που βρίσ-κονται τα μέταλλα (τα οποία χαρακτηρίζονται με μεταλλική λάμψη, είναι καλοί αγωγοί της θερμότητας και ηλεκτρισμού, είναι ελατά και όλκιμα) και τα αμέταλλα. Παρατηρούμε την αύξηση του μεταλ-λικού χαρακτήρα των στοιχείων από δεξιά προς τα αριστερά και από πάνω προς τα κάτω, ενώ αναφερόμαστε στα μεταλλοειδή. Προβάλλουμε σε διαφάνεια φωτογραφίες των αλκαλίων και αλογό-νων (Δ..2.2.2), ενώ ανοίγουμε συζήτηση με θέμα το συσχετισμό των ιδιοτήτων των στοιχείων και της θέσης τους στον περιοδικό πίνακα.

Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 20, 22, 23, 27, 31, 34, Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 21, 24, 25, 30, 32 35, 36, 37.

ΦΑΣΗ 4 Επισημαίνουμε ότι η αρχή που δομείται το σύγχρονο περιοδικό πί-νακα συνδέεται με τη λογική της ηλεκτρονιακής δόμησης των ατό-μων. Δίνουμε παράδειγμα στο οποίο ζητείται η ηλεκτρονιακή δο-μής ενός ατόμου, και κατ’ επέκταση η θέση του στο περιοδικό πί-νακα, αν γνωρίζουμε τον ατομικό του αριθμό. Αντίστροφα, ζητούμε να βρεθεί ο ατομικός αριθμός ενός στοιχείου του οποίου γνω-ρίζουμε σε ποια περίοδο και ποια ομάδα του περιοδικού πίνα-κα ανήκει. Τονίζουμε τη σπουδαιότητα του περιοδικού πίνακα για την ανακάλυψη νέων στοιχείων, στη μελέτη των ιδιοτήτων τους και τη δυνατότητα πρόβλεψης της συμπεριφοράς τους.

δεν είχαν ακόμα ανακαλυφθεί) και κάνοντας κάποιες διορθώσεις όσον αφορά στη σειρά ταξινόμησης (αναστροφές) έφτασε το 1869 σε μια ορθογώνια διάταξη. Έτσι δημιουργήθηκε ο πρώτος πίνακας ταξινόμησης των 63 γνωστών για την εποχή εκείνη στοιχείων. Τέ-λος, αναφερόμαστε στο Moseley, ο οποίος το 1913 έδωσε το σημε-ρινό τρόπο ταξινόμησης των στοιχείων στον περιοδικό πίνακα.

50

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. P.W. Atkins, « Το περιοδικό βασίλειο», Εκδ. Κάτοπτρο, 1995. 2. Κ.Α. Τσίπης, « Χημεία Ι, άτομα και μόρια», Εκδ. Ζήτη, 1996,

σελ.215-239. 3. Τ. Γεωργιάδου κ.α. « Χημεία Γ’ Γυμνασίου, βιβλίο Μαθητή»,

ΟΕΔΒ, σελ.55-58.

ΦΑΣΗ 2 Ιστορική εξέλιξη του περιο-δικού πίνακα..

ΦΑΣΗ 3 Περιγραφή σύγχρονου πε-ριοδικού πίνακα. Ιδιότητες των στοιχείων σε συνάρτη-ση με τη θέσης τους στον περιοδικό πίνακα.

ΦΑΣΗ 4 Ηλεκτρονιακή δομή και η θέση του ατόμου στο περιο-δικό πίνακα.

Διαφάνεια Δ.2.2.1: Περιοδικός πίνακας των στοιχείων. Διαφάνεια Δ.2.2.2: Εικονική παρουσίαση των αλογόνων και αλκαλίων.

ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Γ΄ Γυμνασίου.

51


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 7 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: 2.3 Γενικά για το χημικό δεσμό- Παράγοντες που καθορίζουν τη χημική συμπεριφορά του ατόμου. Είδη χημικών Δεσμών (Ιοντι-κός- Ομοιοπολικός).

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να αναλύει την έννοια του χημικού δεσμού. Να αναγνωρίζει ότι η χημική συμπεριφορά των στοιχείων και κατ’ επέκταση το είδος του χημικού δεσμού καθορίζεται κατά κύριο λόγο: από τον αριθμό των ηλεκτρόνιων σθένους και το μέγεθος του ατόμου (ατομική ακτίνα). Να περιγράφει τον τρόπο σύνδεσης των ιόντων σε στερεά. Να αναγνωρίζει ότι ο ιοντικός δεσμός απορρέει από την έλξη αντίθετα φορτισμένων ιόντων και ότι τα ιόντα σχηματίζονται με μεταφορά ηλεκτρονίων. Να περιγράφει τον ομοιοπολικό δεσμό. Να αναγνωρίζει πως όταν δύο γειτονικά άτομα κατέχουν από κοινού ένα ζευγάρι ηλεκτρονί-ων, τότε συνδέονται με ομοιοπολικό δεσμό. Να διακρίνει τις σημαντικότερες διαφορές μεταξύ του ομοιοπολι-κού και ιοντικού δεσμού και μεταξύ των ομοιοπολικών και ιοντι-κών ενώσεων.

ΦΑΣΗ 1 Ρωτάμε τους μαθητές αν γνωρίζουν μερικά αδρανή στοιχεία και περιμένουμε την απάντηση: «τα ευγενή αέρια». Στη συνέχεια ρωτά-με που οφείλεται η χημική αδράνεια των ευγενών αερίων και κατα-λήγουμε στα ηλεκτρόνια σθένους. Τονίζουμε ότι τα άτομα ορισμέ-νων στοιχείων βρίσκονται σε μία πολύ σταθερή ενεργειακή κατάσ-ταση και η σταθερότητα αυτή αποδίδεται στην πληρότητα της εξω-τερικής τους στιβάδας. Γι’ αυτό τα άτομα συνδέονται χημικά μετα-ξύ τους, αποβάλλοντας ή προσλαμβάνοντας ή συνεισφέροντας η-λεκτρόνια, ώστε να αποκτήσουν τη δομή των ευγενών αερίων (κα-νόνας των οκτώ). Τέλος, αναφέρουμε τη σημασία της ατομικής ακτίνας για τη διαμόρφωση του είδους του χημικού δεσμού.

52


ΦΑΣΗ 2 Προβάλλουμε διαφάνεια με τη διαγραμματική απεικόνιση σχημα-τισμού μιας ιοντικής ένωσης από τα συστατικά της στοιχεία (Δ..2.3.1) και περιγράφουμε τον ιοντικό δεσμό. Παρατηρoύμε, ότι η αποβολή ηλεκτρονίων οδηγεί σε μείωση της ατομικής ακτίνας, Αν-τίθετα, η πρόσληψη ηλεκτρονίου από ένα ουδέτερο άτομο οδηγεί σε αύξηση της ατομικής του ακτίνας. Επισημαίνουμε ότι ο ιοντικός δεσμός οδηγεί το σύστημα σε χαμηλότερη ενέργεια. Δίνουμε φω-τογραφική απεικόνιση του σχηματισμού στερεού χλωριούχου νατ-ρίου (κοινό επιτραπέζιο αλάτι) από στερεό νάτριο και αέριο χλώριο (Δ..2.3.2). Επίσης τονίζουμε ότι στις ιοντικές ενώσεις δεν υπάρχο-υν μόρια, αλλά σχηματίζεται κρύσταλλος του οποίου οι δομικές μονάδες είναι τα ιόντα. Τέλος, αναφέρουμε τις χαρακτηριστικές ιδιότητες των ιοντικών ενώσεων (υψηλά σ.τ., μεγάλη σκληρότητα, τα τήγματα και τα υδατικά τους διαλύματα άγουν το ηλεκτρικό ρε-ύμα)

ΦΑΣΗ 3 Προβάλλουμε διαφάνεια με τη διαγραμματική απεικόνιση σχημα-τισμού μορίου Η2 και περιγράφουμε τον ομοιοπολικό δεσμό (Δ..2.3.3). Τονίζουμε ότι το κοινό αυτό ζευγάρι ηλεκτρονίων δεν περιορίζεται σε ένα άτομο, αλλά απλώνεται σαν δίκτυ, περιβάλλον-τας και τα δύο άτομα. Επισημαίνουμε ότι ομοιοπολικοί δεσμοί οδη-γούν συνήθως το σύστημα σε χαμηλότερη ενέργεια. Όταν έχουμε ομοιόμορφη κατανομή του κοινού ζεύγους των ηλεκτρονίων μεταξύ των δύο ατόμων, τότε ο ομοιοπολικός δεσμός είναι μη πολικός, ενώ όταν έχουμε ανομοιόμορφη κατανομή του κοινού ζεύγους των ηλεκτρονίων, τότε ο δεσμός χαρακτηρίζεται πολικός. Δίνεται σχηματική απεικόνιση της ομοιοπολικής ένωσης ΝΗ3 (Δ..2.3.4). Τέλος, αναφέρουμε τις χαρακτηριστικές ιδιότητες των μοριακών ενώσεων (π.χ. σχηματίζουν μαλακά στερεά, με χαμηλά σ.τ. ή υγρά με χαμηλά σ.β. ή αέρια σώματα).

Για επίλυση στο σχολείο: 38, 39, 41, 43, 47, 48. Για επίλυση στο σπίτι: 40, 42, 44, 46, 49 50, 51, 52.

53


1. Γ. Τσαπαρλής, «Θέματα Διδακτικής Φυσικής και Χημείας στη Μέση Εκπαίδευση», 2η Έκδοση, Γρηγόρης, 1991, σελ. 269-283. 2. Νuffield Advanced Science, « Χημεία, Βιβλίο του Σπουδαστή Ι », Γ. Πνευματικού, 1998, σελ.226-253. G. W. Daub, W. S. Seese, « Basic Chemistry », Prentice Hall, Inc., 7th Edition, 1996, pag.118-164.

ΦΑΣΗ 1 Χημικός δεσμός – Ηλεκτρονιακή θεωρία σθέ-νους ( κανόνας των οκτώ).

ΦΑΣΗ 2 Ιοντικός (ή ετεροπολικός) δεσμός- Χαρακτηριστικά ιοντικών ενώσεων.

ΦΑΣΗ 3 Ομοιοπολικός δεσμός - Χα-ρακτηριστικά ομοιπολικών ή μοριακών ενώσεων.

Διαφάνεια Δ.2.3.1: Διαγραμμα-τική απεικόνιση σχηματισμού της ιοντικής ένωσης NaCl Διαφάνεια Δ.2.3.2: Σχηματική παρουσίαση σχηματισμού του στερεού χλωριούχου νατρίου.

Διαφάνεια Δ.2.3.3: Διαγραμμα-τική απεικόνιση σχηματισμού του μορίου Η2. Διαφάνεια Δ.2.3.4: Σχηματική παρουσίαση σχηματισμού του μορίου ΝΗ3.

54


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 8 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: 2.4 Η γλώσσα της χημείας. Αριθμός οξείδωσης. Γραφή Χημι- κών τύπων και εισαγωγή στην ονοματολογία των ενώσεων.

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπο-ρεί: Να ορίζει τι είναι αριθμός οξείδωσης και να υπολογίζει τον αριθ-μό οξείδωσης ενός στοιχείου σε μια ένωση. Να γράφει τους μοριακούς τύπους ορισμένων απλών μορίων Να μιλά και να γράφει τη γλώσσα της χημείας των ανόργανων ενώσεων.

ΦΑΣΗ 2 Ορίζουμε τι είναι ο αριθμός οξείδωσης (Α.Ο.) και επισημαίνουμε ότι ο Α.Ο. είναι μια συμβατική έννοια που επινοήθηκε για να διευ-κολύνει, μεταξύ άλλων, τη γραφή των χημικών τύπων. Αναφέρουμε μια σειρά από πρακτικούς κανόνες για τον υπολογισμό των αριθμών οξείδωσης στοιχείων σε ενώσεις.

ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Β΄ Γυμνασίου (διδακτική ενό-τητα 1.7 σελ.46-48). Ρωτάμε τους μαθητές πως συμβολίζεται το υδρογόνο, ο άνθρακας, ο σίδηρος το πυρίτιο κλπ., έτσι ώστε να εκ-τιμηθεί ο βαθμός αφομοίωσης των σχετικών γνώσεων. Στη συνέχεια δίνουμε τα χημικά σύμβολα ορισμένων στοιχείων και τονίζουμε ότι αυτά αποτελούν το αλφαβητάρι της χημικής γλώσσας.

55


ΦΑΣΗ 4 Για τη γραφή των ανόργανων ενώσεων δεχόμαστε ότι η ένωση απο-τελείται από δύο μέρη, που μπορεί να είναι άτομα ή ιόντα. Αν το πρώτο μέρος π.χ. Α έχει θετικό αριθμό οξείδωσης +χ, ενώ το δεύτε-ρο τμήμα Β, έχει αριθμό οξείδωσης –ψ, τότε ο μοριακός τύπος της ένωσης είναι ΑψΒx. Να σημειωθεί ότι αν ο λόγος ψ : χ απλοποιείται, τότε προηγείται απλοποίηση πριν τη γραφή του μοριακού τύπου. Τονίζουμε ότι η ονοματολογία των ενώσεων αποτελεί συνδυασμό των ονομάτων των δύο τμημάτων (Α, Β) της ένωσης. Παρατηρούμε ότι στην Ελλάδα, σε αντίθεση με τις οδηγίες της IUPAC, οι ενώσε-ις, διαβάζονται αντίθετα από ότι γράφονται. Δηλαδή, το δεύτερο τμήμα της ένωσης διαβάζεται πρώτο και το πρώτο τμήμα αυτής δε-ύτερο. Ρωτάμε τους μαθητές πως γράφουμε και ονομάζουμε τις ε-νώσεις στις οποίες ένα στοιχείο έχει περισσότερους από ένα αριθ-μούς οξείδωσης και στη συνέχεια δίνουμε σχετικά παραδείγματα, π. χ. CO μονοξείδιο του άνθρακα και CO2 διοξείδιο του άνθρακα, FeS θειούχος σίδηρος (ΙΙ) και Fe2Ο3 οξείδιο σιδήρου (ΙΙΙ).

Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 53, 54, 55, 60, 61, 62. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 56, 57, 58, 59, 63, 64.

ΦΑΣΗ 3 Ρωτάμε τους μαθητές να μας αναφέρουν κάποια μονοατομικά ιόντα, με βάση τη συζήτηση που θα ακολουθήσει ορίζουμε τα πολυατομι-κά ιόντα και αναφέρουμε τις ονομασίες και τους συμβολισμούς των κυριότερων εξ αυτών. Στη συνέχεια υπολογίζουμε τους αριθμούς οξείδωσης των στοιχείων ορισμένων πολυατομικών ιόντων.

56


ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Γεωργιάδου Τ., Καφετζόπουλος Κ., Προβής Ν., Σπυρέλης, Ν., Χη-νιάδης Δ., «Χημεία Β΄ Γυμνασίου Βιβλίο Μαθητή», εκδ. ΟΕΔΒ, Αθήνα, σελ.46-48. 2. Γεωργιάδου Τ., Καφετζόπουλος Κ., Προβής Ν., Σπυρέλης, Ν., Χη-νιάδης Δ., «Χημεία Β΄ Γυμνασίου Βιβλίο Καθηγητή», εκδ. ΟΕΔΒ, Αθήνα, σελ.. 3. Μαυρόπουλος Μ., «Διδάσκω Χημεία», εκδ. Σαββάλας, Αθήνα 1997, σελ.181-184.

ΦΑΣΗ 2 Αριθμός οξείδωσης.

ΦΑΣΗ 3 Πολυατομικά ιόντα

ΦΑΣΗ 4 Ονοματολογία ανοργάνων χημικών ενώσεων.

Διαφάνεια Δ.2.4.1: Ονοματο-λογία πολυατομικών ιόντων.

ΦΑΣΗ 1 Συμβολισμός στοιχείων. Σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Β΄ Γυμνασίου.

57

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ - ΦΑΣΕΙΣ

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 9 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Επαναληπτικό μάθημα. Φύλλο αξιολόγησης.

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να αξιολογεί την απόδοση του και να αναγνωρίζει κατά πόσο έ-χουν επιτευχθεί οι στόχοι που ετέθησαν στις επιμέρους ενότητες.

ΦΑΣΗ 1 Γίνεται ανασκόπηση των κυριότερων σημείων που θίξαμε στα δύο πρώτα κεφάλαια: τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της ύλης (μάζα, όγκος, πυκνότητα), τη σύσταση της (άτομα, μόρια, ιόντα), τις κα-ταστάσεις της ύλης και τις μεταβολές αυτής, τα φυσικά και χημικά φαινόμενα, τα διαλύματα και τις εκφράσεις περιεκτικότητας των διαλυμάτων, τη διαλυτότητα, την ηλεκτρονιακή διάταξη των ατό-μων, την κατάταξη των στοιχείων στον περιοδικό πίνακα, τα είδη των χημικών δεσμών και την ονοματολογία των ανόργανων ενώσε-ων.

ΦΑΣΗ 2 Δίνεται στους μαθητές το παρακάτω φύλλο αξιολόγησης διάρκειας 25 λεπτών (κατά προσέγγιση).

58

ΦΥΛΛΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΤΩΝ ΔΥΟ ΠΡΩΤΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΩΝ

ΒΑΘΜΟΛΟΓΗΣΗ: Σύνολο μονάδων 20.

ΘΕΜΑ ΜΟΝΑΔΕΣ 1 3 2 4 3 4 4 3 5 6

1. Σε 450 g νερού διαλύονται 5 g ζάχαρης. Το διάλυμα που προ-

κύπτει έχει όγκο 450 mL. Να υπολογιστεί η περιεκτικότητα του διαλύματος εκφρασμένη σε % w/w και % w/v.

2. Ποιος είναι ο ατομικός αριθμός του στοιχείου που βρίσκε-

ται στην 3η περίοδο του περιοδικού πίνακα και στην ομά-δα των αλογόνων;

3. Δίνονται τα στοιχεία Α, Β και Γ με ατομικούς αριθμούς 4, 8 και

17, αντίστοιχα. Να εξηγήσετε τι είδους δεσμό μπορούν να σχη-ματίσουν τα παραπάνω στοιχεία μεταξύ τους. Ποιοι είναι ο μο-ριακοί τύποι των ένωσεων που θα σχηματίσουν;

4. Να υπολογισθεί ο αριθμός οξείδωσης των στοιχείων στις παρα-

κάτω ουσίες: α) του S στο Na2SO4 γ) του C στο CO3

2- β) του N στο KNO3 δ) του I στο IO3

-

5. Να γραφούν οι μοριακοί τύποι των ενώσεων: 1. χλωριούχο ασβέστιο, 2. ιωδιούχο κάλιο, 3. υδροξείδιο του

ασβεστίου, 4. νιτρικός άργυρος, 5. θειούχο μαγνήσιο, 6. αν-θρακικό νάτριο, 7. φωσφορικό αμμώνιο, 8. οξείδιο του νατρίο-υ, 9. χλωριούχος ψευδάργυρος, 10. διοξείδιο του άνθρακα, 11. υδρόθειο, 12. φθοριούχος μόλυβδος (ΙΙ).

59

3. Χημικές Αντιδράσεις

60

61


ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να ταξινομεί τις χημικές αντιδράσεις σε κατηγορίες και να αναγ-νωρίζει από ένα σύνολο αντιδράσεων σε ποια κατηγορία ανήκει η καθεμιά. Να αναλύει το ρόλο της ταχύτητας και της απόδοσης μιας χημικής αντίδρασης.

ΦΑΣΗ 2 Κατ΄ αρχάς ξεκαθαρίζουμε ότι κατά τη διεξαγωγή μιας χημικής αν-τίδρασης τα άτομα δεν καταστρέφονται, αλλά αναδιατάσσονται προς δημιουργία νέων ουσιών. Δηλαδή, η μάζα των ουσιών που αντιδρούν ισούται με τη μάζα των ουσιών που παράγονται, σύμφω-να με το νόμο Lavoisier. Οι χημικές αντιδράσεις συμβολίζονται με χημικές εξισώσεις που περιλαμβάνουν: 1. τα αντιδρώντα και προϊόντα 2. τους κατάλληλους συντελεστές, ώστε τα άτομα κάθε στοι-

χείου να ισοσταθμιστούν στα δύο μέλη της χημικής εξίσω-σης.

Δεν παραλείπουμε να αναφέρουμε πως πολλές φορές απεικονίζουμε

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 10 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ:

. 3.1 Χημικές αντιδράσεις - Συμβολισμός - Μερικά είδη χημικών αντιδράσεων.

ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Β΄ Γυμνασίου (διδακτική ενό-τητα 1.13). Υποβάλλονται ερωτήσεις (π.χ. Πώς περιγράφεται η αν-τίδραση σιδήρου και θείου; Γιατί βάζουμε τα τρόφιμα στο ψυγείο; Ποιες αντιδράσεις ονομάζονται εξώθερμες και ποιες ενδόθερμες; Ποια είναι η αρχή της διατήρησης της μάζας; Πώς γίνεται η ισοσ-τάθμιση μιας χημικής εξίσωσης;), ώστε να εκτιμηθεί ο βαθμός α-φομοίωσης των σχετικών γνώσεων.

62


ΦΑΣΗ 3 Εισάγουμε την έννοια τη χημικής κινητικής, αφού προηγουμένως ζητήσουμε από τους μαθητές να μας αναφέρουν μια γρήγορη και μια αργή αντίδραση ( Διαφάνεια Δ.3.4.2). Στη συνέχεια αναφέρου-με τους παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα της αντίδρασης (ποσότητα - συγκέντρωση- των αντιδρώντων, θερμοκρασία, κατα-λύτες, επιφάνειας επαφής των στερεών αντιδρώντων). Θίγουμε το θέμα των ενεργειακών μεταβολών που συνοδεύουν μια χημική αν-τίδραση, τονίζοντας ότι οι αρχικοί δεσμοί των αντιδρώντων «σπά-ζουν» και δημιουργούνται καινούργιοι δημιουργώντας έτσι τα προϊ-όντα της αντίδρασης. Τέλος, αναφέρουμε ότι πολλές χημικές αντιδ-ράσεις δεν είναι πλήρεις (αμφίδρομες αντιδράσεις). Η απόδοση μι-ας τέτοιας αντίδρασης δείχνει τη σχέση της ποσότητας ενός προϊόν-τος που πραγματικά παίρνουμε, με την ποσότητα που θα παίρναμε θεωρητικά, αν η αντίδραση ήταν πλήρης (μονόδρομη). Επίσης ανα-φέρουμε τους παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση της αντίδ-ρασης (συγκέντρωση αντιδρώντων ή προϊόντων, θερμοκρασία, πίε-ση, εφ΄ όσον στην αντίδραση μετέχουν αέρια).

Aσκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 2, 4, 5, 22, 25, 31, 32 (παλιό βιβλίο 49, 51, 52, 69, 72, 78, 79). Aσκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 9, 10, 11, 12, 13, 17, 20, 21, 23, 24, 29, 33, 35 (παλίο βιβλίο 56, 57, 58, 59, 60, 64, 67, 68, 70, 71, 76, 80, 82 )

ΦΑΣΗ 4 Αναφέρουμε τις διάφορες κατηγορίες χημικών αντιδράσεων: τις οξειδοαναγωγικές στις οποίες ο αριθμός οξείδωσης ορισμένων στο-ιχείων μεταβάλλεται (π.χ. αντιδράσεις συνθέσης, αποσυνθέσης, δι-άσπασης και απλής αντικατάστασης) και τις μεταθετικές στις οποίες οι αριθμοί οξείδωσης όλων των στοιχείων που μετέχουν στην αν-τίδραση παραμένουν σταθεροί (π.χ. αντιδράσεις διπλής αντικατάσ-τασης και εξουδετέρωσης). Δίνουμε σχετικά παραδείγματα για κάθε περίπτωση.

σε μια χημική εξίσωση και τις φυσικές καταστάσεις των αντιδρών-των και προϊόντων. Στη συνέχεια δίνουμε παραδείγματα χημικών εξισώσεων και ζητάμε από τους μαθητές να βρουν τους συντελεσ-τές. Επίσης παρουσιάζουμε σε διαφάνεια (Δ.3.4.1) προσομοιώματα χημικών αντιδράσεων

63

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Γεωργιάδου Τ., Καφετζόπουλος Κ., Προβής Ν., Σπυρέλης, Ν., Χη-νιάδης Δ., «Χημεία Β΄ Γυμνασίου Βιβλίο Μαθητή», εκδ. ΟΕΔΒ, Αθήνα, σελ. 76-85. 2. Γεωργιάδου Τ., Καφετζόπουλος Κ., Προβής Ν., Σπυρέλης, Ν., Χη-νιάδης Δ., «Χημεία Β΄ Γυμνασίου Βιβλίο Καθηγητή», εκδ. ΟΕΔΒ, Αθήνα, σελ128-141. 3. Μαυρόπουλος Μ., « Διδάσκω Χημεία », εκδ. Σαββάλας, 1997, Α-θήνα, σελ. 103-106. 4. Τσαπαρλής Γ., « Θέματα Διδακτικής Φυσικής και Χημείας στη Μέση Εκπαίδευση », 2η εκδ. Γρηγόρης, 1991, Αθήνα, σελ.304-308 και 324-329. 5. Σολομωνίδου Χ., Σταυρίδου Ε., « Διδακτικές Προσεγγίσεις στις Θετικές Επιστήμες », εκδ. Τυπωθήτω, Αθήνα, 2000, σελ.112-142.

ΦΑΣΗ 2 Συμβολισμός χημικών αν-τιδράσεων με χημικές εξι-σώσεις.

ΦΑΣΗ 3 Εισαγωγή στη Θερμοχημεί-α, στη Χημική Κινητική και Χημική Ισορροπία.

Διαφάνεια Δ.3.4.2: Αποτελεσ-ματικές συγκρούσεις μορίων αντιδρώντων.


ΦΑΣΗ 4 Κατηγορίες χημικών αντιδ-ράσεων.

Διαφάνεια Δ.3.4.1: Προσομοι-ώματα χημικών αντιδράσεων.

64


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 11 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Επαναληπτικό μάθημα. Φύλλο αξιολόγησης.

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να αξιολογεί την απόδοση του και να αναγνωρίζει κατά πόσο έ-χουν επιτευχθεί οι στόχοι που ετέθησαν στις επιμέρους ενότητες στο κεφάλαιο 3.

ΦΑΣΗ 1 Γίνεται ανασκόπηση των κυριότερων σημείων που θίξαμε στο τρίτο κεφάλαιο: Ταξινόμηση χημικών αντιδράσεων και ο ρόλος της ταχύ-τητας και της απόδοσης μιας χημικής αντίδρασης.

ΦΑΣΗ 2 Δίνεται στους μαθητές το παρακάτω φύλλο αξιολόγησης.

65

ΦΥΛΛΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΤΟΥ ΤΡΙΤΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ

ΒΑΘΜΟΛΟΓΗΣΗ: Σύνολο μονάδων 3. 1. Πώς μπορούμε να αυξήσουμε την ταχύτητα μιας αντίδρασης; Να αναφέρετε επίσης τρεις τρόπους με τους οποίους μπορούμε να αυ-ξήσουμε την απόδοση μιας αντίδρασης.

66

4. ΣΤΟΙΧΕΙΟΜΕΤΡΙΑ

67

68


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 12 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: 4.1 Βασικές έννοιες για τους χημικούς υπολογισμούς: σχετική ατομική μάζα, σχετική μοριακή μάζα , mol, αριθμός Avogadro, γραμμομοριακός όγκος.

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπο-ρεί: Να ορίζει τι είναι σχετική ατομική μάζα (ατομικό βάρος) και τι σχετική μοριακή μάζα (μοριακό βάρος). Να αναλύει την έννοια του mol και του γραμμομοριακού όγκου, παίρνοντας ως βάση την υπόθεση Αvogadro. Να υπολογίζει τη μάζα ή και τον όγκο αερίου (σε STP συνθήκες) ή και τον αριθμό μορίων, αν γνωρίζει τον αριθμό των mol μιας κα-θαρής ουσίας και αντίστροφα.

ΦΑΣΗ 1 Κατ’ αρχάς ξεκαθαρίζουμε ότι το ασύλληπτα μικρό μέγεθος των ατομικών σωματιδίων οδήγησε στον καθορισμό μιας νέας μονάδας μάζας την ατομική μονάδα μάζας (amu), η οποία ορίζεται ως το 1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα-12 (12C). Μία ατομική μο-νάδα μάζας είναι ίση με 1,66 10-24 g. Στη συνέχεια δίνουμε τους ορισμούς της σχετικής ατομικής μάζας (αριθμός που δείχνει πόσες φορές είναι μεγαλύτερη η μάζα του ατόμου του στοιχείου από το 1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα-12) και της σχετικής μορι-ακής μάζας (ο αριθμός που δείχνει πόσες φορές είναι μεγαλύτερη η μάζα του μορίου του στοιχείου ή της χημικής ένωσης από το 1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα -12).

69


ΦΑΣΗ 2 Ξεκαθαρίζουμε ότι το mol είναι μια μονάδα ποσότητας ουσίας στο Διεθνές Σύστημα μονάδων (S.I.) και στη συνέχεια ορίζουμε το mol ως την ποσότητα της ύλης που περιέχει τόσες στοιχειώδεις οντότη-τες, όσος είναι ο αριθμός των ατόμων που υπάρχουν σε 12 g του 12C. Ρωτάμε τους μαθητές να μας πουν για ποιο λόγο οι χημικοί επι-νόησαν το mol και περιμένουμε την απάντηση για τη μέτρηση των δομικών σωματιδίων (ατόμων, μορίων, ιόντων), όπως ακριβώς ο έμπορος επινόησε την ντουζίνα (δωδεκάδα) για τη μέτρηση των αυγών. Όπου, τη θέση της ντουζίνας (12) κατέχει ο αριθμός Αvogadro (6,02·1023 ). Τονίζουμε ότι 1 mol ατόμων περιέχει ΝΑ άτομα και ζυγίζει Αr g και 1 mol μορίων περιέχει ΝΑ μόρια και ζυγί-ζει Μr g. Στη συνέχεια προβάλουμε τη διαφάνεια (Δ.4.1.1) στην οποία απεικονίζεται 1 mol από: μαγειρικό αλάτι (NaCl), ζάχαρη (C12H22O11), άνθρακα (C), χαλκό (Cu).

ΦΑΣΗ 3 Ορίζουμε τον γραμμομοριακό όγκο (Vm) αερίου ως τον όγκο που καταλαμβάνει το 1 mol αυτού, σε ορισμένες συνθήκες θερμοκρασί-ας και πίεσης., αφού προηγουμένως αναφερθούμε στην υπόθεση (νόμο) Avogadro. Αναφέρουμε ότι σε πρότυπες (ή κανονικές) συν-θήκες πίεσης και θερμοκρασίας, STP (ή Κ.Σ.), δηλαδή, σε θερμοκ-ρασία 0 C (ή 273 Κ) και πίεση 1 atm (760mmHg) ο γραμμομορια-κός όγκος των αερίων βρέθηκε πειραματικά ίσος με 22,4 L. Προ-βάλλουμε διαφάνεια (Δ.4.1.2) στην οποία συγκρίνεται ο γραμμομο-ριακός όγκος σε STP (22,4 L) με τον όγκο που καταλαμβάνει μια μπάλα του μπάσκετ. Ακολουθεί επίλυση υποδειγματικών ασκήσεων στην οποία συσχετίζονται τα μεγέθη: αριθμός mol, μάζα, αριθμός μορίων, όγκος αερίων.

Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 6, 7, 8, 11, 12, 16, 21, 23, 33. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 10, 14, 17, 18, 19, 22, 24, 26, 27, 28, 34, 35, 37.

70


ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Τσαπαρλής Γ., « Θέματα Διδακτικής Φυσικής και Χημείας στη Μέση Εκπαίδευση », 2η εκδ. Γρηγόρης, 1991, Αθήνα, σελ.267-269. 2. Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ., « Χημεία Α΄ Θεωρία και Μεθοδολο-γία Ασκήσεων », 16η εκδ., Αθήνα, 1991, σελ. 22-44.

ΦΑΣΗ 1 Σχετική ατομική μάζα. Σχε-τική μοριακή μάζα.

ΦΑΣΗ 2 Η έννοια του mol.

ΦΑΣΗ 3 Υπόθεση Avogadro. Γραμ-μομοριακός όγκος. Πρότυ-πες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας.

Διαφάνεια Δ.4.1.1: 1 mol από μαγειρικό αλάτι (NaCl), ζάχαρη (C12H22O11), άνθρακα (C), χαλ-κό (Cu).

Διαφάνεια Δ.4.1.2: ο γραμμο-μοριακός όγκος (Vm) σε STP συνθήκες είναι ο όγκος των 22,4 L.

71


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 13 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: 4.2 Καταστατική εξίσωση των αερίων

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπο-ρεί: Να διατυπώνει τους νόμους των αερίων. Να υπολογίζει ένα από τα μεγέθη P, V, T, n μιας αέριας καθαρής ουσίας ή μίγματος, αν γνωρίζει τα υπόλοιπα τρία. Να υπολογίζει, με βάση την καταστατική εξίσωση των αερίων την πυκνότητα ενός αερίου ή τη σχετική μοριακή του μάζα.

ΦΑΣΗ 1 Τονίζουμε ότι η συμπεριφορά των αερίων είναι περισσότερο απλή και ομοιόμορφη από τη συμπεριφορά των υγρών και των στερεών και μπορεί να περιγραφεί με τους παρακάτω νόμους: Νόμος Boyle «ο όγκος (V) που καταλαμβάνει ένα αέριο είναι αντισ-τρόφως ανάλογος της πίεσης (Ρ), με την προϋπόθεση, ότι ο αριθμός των mol (n) και η θερμοκρασία (Τ) παραμένουν σταθερά». Δηλαδή, P V = σταθερό, όταν n, Τ σταθερά. Προβάλλουμε τη σχετική διαφά-νεια (Δ.4.2.1). Νόμος Charles «ο όγκος (V) που καταλαμβάνει ένα αέριο είναι α-νάλογος της απόλυτης θερμοκρασίας (Τ), με την προϋπόθεση ότι ο αριθμός των mol (n) και η πίεση (Ρ) παραμένουν σταθερά». Δηλα-δή, V T , όταν n, P σταθερά. . Προβάλλουμε τη σχετική διαφά-νεια (Δ.4.2.2). Ο νόμος Gay-Lussac «η πίεση (P) που ασκεί ένα αέριο είναι ανά-λογη της απόλυτης θερμοκρασίας (Τ), όταν ο αριθμός των mol (n) και ο όγκος (V) είναι σταθερά». Δηλαδή, P T όταν n, V σταθερά. . Προβάλλουμε τη σχετική διαφάνεια (Δ.4.2.3).

72


ΦΑΣΗ 2 Συνδυάζουμε τους νόμους: 1. Boyle V 1/P 2. Charles V T 3. Avogadro V n και καταλήγουμε στην καταστατική εξίσωση των αερίων: P V =nRT Ξεκαθαρίζουμε ότι τα αέρια που υπακούουν στην καταστατική εξί-σωση, για οποιαδήποτε τιμή πίεσης και θερμοκρασίας, ονομάζονται ιδανικά ή τέλεια αέρια. Επίσης ότι τα περισσότερα αέρια, κάτω από συνθήκες χαμηλής πίεσης και υψηλής θερμοκρασίας, προσεγγίζουν την ιδανική συμπεριφορά και συνεπώς υπακούουν στους νόμους των αερίων. Αποκλίσεις παρατηρούνται σε χαμηλές θερμοκρασίες και υψηλές πιέσεις (συνθήκες υγροποίησης). Ρωτάμε τους μαθητές αν ένα μίγμα αερίων μπορεί να ακολουθήσει την καταστατική εξί-σωση και περιμένουμε την απάντηση ναι,, κάτω από ορισμένες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Στην περίπτωση αυτή ισχύει: P V = nολ R T όπου, nολ ο συνολικός αριθμό mol του αερίου μίγμα-τος. Τέλος, αναφέρουμε ότι με βάση την καταστατική εξίσωση μπορεί να υπολογιστεί η πυκνότητα ενός αερίου, ρ, .

Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 39, 45, 51. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 40, 42, 44, 48, 49, 50, 52, 53.

ΦΑΣΗ 3 Ακολουθεί επίλυση υποδειγματικών ασκήσεων στην οποία συσχετί-ζονται τα μεγέθη: αριθμός mol, μάζα, αριθμός μορίων, όγκος, πίεση θερμοκρασία και πυκνότητα αερίων.

73

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1.Coulson E.H. et al , « Nuffield Advanced Science, Χημεία, Βιβλίο Σπουδαστή Ι, Θέματα 1-12 », εκδ.Γ.Α. Πνευματικού, Αθήνα, 1998 σελ.45-69. 2. Daub G.W., Seese W.S. « Basic Chemistry » 7th ed., Prentice–Hall, 1996, pag.276-310. 3. Κλούρα Ν. Δ., « Βασική Ανόργανη Χημεία », 2η εκδ., Αθήνα, 1997, σελ. 305-326. 4. Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ., « Χημεία Α΄ Θεωρία και Μεθοδολο-γία Ασκήσεων », 16η εκδ., Αθήνα, 1991, σελ. 72-112.

ΦΑΣΗ 1 Νόμος Boyle. Νόμος Charles. Νόμος Gay-Lussac.

ΦΑΣΗ 2 Καταστατική εξίσωση των αερίων. Προσδιορισμός πυκνότητας αερίου.

ΦΑΣΗ 3 Επίλυση υποδειγματικών ασκήσεων.

Διαφάνεια Δ.4.2.1: Εικονική παρουσίαση του νόμου Boyle. Διαφάνεια Δ.4.2.2: Εικονική παρουσίαση του νόμου Charles. Διαφάνεια Δ.4.2.3: Εικονική παρουσίαση του νόμου Gay-Lussac.

74


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 14 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: 4.3 Συγκέντρωση διαλύματος - Αραίωση, ανάμιξη διαλυμάτων

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπο-ρεί: Να εκφράζει τη συγκέντρωση ενός διαλύματος και να υπολογίζει τη τιμή αυτής σ’ ένα διάλυμα, αν γνωρίζει τη μάζα της διαλυμένης ουσίας και τον όγκο του διαλύματος. Να υπολογίζει τη συγκέντρωση ενός διαλύματος κατά την αραίω-ση ή τη συμπύκνωση του διαλύματος ή την ανάμιξη αυτού με άλλα διαλύματα (εφ’ όσον δεν αντιδρούν μεταξύ τους).

ΦΑΣΗ 2 Αναφέρουμε ότι μια από τις συνηθέστερες μονάδες περιεκτικότητας ενός διαλύματος είναι η μοριακότητα κατ' όγκο ή συγκέντρωση ή Molarity, η οποία εκφράζει τα mol διαλυμένης ουσίας που περι-έχονται σε 1 L διαλύματος. Δηλαδή, έχουμε: c = n / V Όπου, c = η συγκέντρωση του διαλύματος n = o αριθμός mol της διαλυμένης ουσίας και V = ο όγκος του διαλύματος σε L. Μονάδα της συγκέντρωσης είναι το mol L-1 ή Μ.

ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της B΄ Γυμνασίου (διδακτική ενό-τητα 1.11) και Α΄ Λυκείου (κεφάλαιο 1 σελ.20-22). Υποβάλλονται ερωτήσεις (π.χ. Τι είναι διάλυμα, τι διαλύτης και τι διαλυμένη ουσί-α; Ποια διαλύματα χαρακτηρίζονται αραιά και ποια πυκνά; Αναφέ-ρετε τρόπους έκφρασης της περιεκτικότητας διαλύματος ;), ώστε να εκτιμηθεί ο βαθμός αφομοίωσης των σχετικών γνώσεων.

75


ΦΑΣΗ 3 Ρωτάμε τους μαθητές να μας πουν τι θα συμβεί αν σε ένα διάλυμα προσθέσουμε νερό (ή αφαιρέσουμε νερό) και περιμένουμε την α-πάντηση ότι η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας θα παραμείνει στα-θερή, ενώ ο όγκος του διαλύματος μεγαλώνει (ή μικραίνει). Συνε-πώς, περιμένουμε το τελικό διάλυμα να έχει μικρότερη(ή μεγαλύ-τερη) συγκέντρωση από το αρχικό. Κατόπιν δικαιολογούμε ότι κα-τά την αραίωση (ή συμπύκνωση) ισχύει η σχέση: c1 V1 = c2 V2. Προβάλλουμε σχετική διαφάνεια, όπου απεικονίζεται εικονικά η αραίωση ενός διαλύματος ορισμένης συγκέντρωσης (Δ 4.3.2). Στη συνέχεια ρωτάμε τους μαθητές να μας πουν τι θα συμβεί αν αναμίξουμε δύο η περισσότερα διαλύματα με την ίδια διαλυμένη ουσία και περιμένουμε την απάντηση ότι το τελικό διάλυμα θα έχει μάζα ίση με το άθροισμα των μαζών των διαλυμάτων που αναμίξα-με. Δηλαδή, mΔτελ = mΔ1 + mΔ2 + mΔ3 + … Επίσης , ο όγκος του τελικού διαλύματος είναι ίσος με το άθροισμα των όγκων των διαλυμάτων που αναμίξαμε: Vτελ = V1 + V2 + V3 + … Τέλος, η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας στο τελικό διάλυμα θα είναι ίση με το άθροισμα των ποσοτήτων των διαλυμένων ουσιών που υπήρχαν στα αρχικά διαλύματα πριν την ανάμιξη. Δηλαδή:

mτελ = m1 + m2 + m3 + … Κατά την ανάμιξη διαλυμάτων της ίδιας ουσίας ισχύει η σχέση: c1 .V1 + c2 .V2 = cτελ Vτελ

ΦΑΣΗ 4 Ακολουθεί επίλυση υποδειγματικών ασκήσεων με παρασκευές, α-ραιώσεις, συμπυκνώσεις και αναμίξεις διαλυμάτων.

Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 54, 55, 56, 58, 62, 64, 66. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 57, 59, 60, 61, 63, 65, 67, 68.

Στη συνέχεια προβάλλουμε διαφάνεια, όπου απεικονίζεται εικονικά η παρασκευή ενός διαλύματος ορισμένης συγκέντρωσης (Δ 4.3.1).

76

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Γεωργιάδου Τ., Καφετζόπουλος Κ., Προβής Ν., Σπυρέλης, Ν., Χη-νιάδης Δ., «Χημεία Β΄ Γυμνασίου Βιβλίο Μαθητή», εκδ. ΟΕΔΒ, Αθήνα, σελ. 66-70. 2. Γεωργιάδου Τ., Καφετζόπουλος Κ., Προβής Ν., Σπυρέλης, Ν., Χη-νιάδης Δ., «Χημεία Β΄ Γυμνασίου Βιβλίο Καθηγητή», εκδ. ΟΕΔΒ, Αθήνα, σελ. 104-113. 3. Daub G.W., Seese W.S. « Basic Chemistry » 7th ed., Prentice–Hall, 1996, pag.362-386. 4. Κλούρα Ν. Δ., « Βασική Ανόργανη Χημεία », 2η εκδ., Αθήνα, 1997, σελ. 361-373. 5. Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ., « Χημεία Α΄ Θεωρία και Μεθοδολο-γία Ασκήσεων », 16η εκδ., Αθήνα, 1991, σελ. 160-206.

ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της B΄ Γυμνασίου.

ΦΑΣΗ 2 Μοριακότητα κατ' όγκο ή συγκέντρωση ή Molarity.

ΦΑΣΗ 3 Αραίωση, συμπύκνωση και ανάμιξη διαλυμάτων.

Διαφάνεια Δ.4.3.1: Εικονική παρουσίαση παρασκευής ενός διαλύματος ορισμένης συγκέν-τρωσης.

Διαφάνεια Δ.4.3.2: Εικονική παρουσίαση αραίωσης διαλύ-ματος.


77

ΕΝ∆ΕΙΚΤΙΚΗ ∆Ι∆ΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ- ΦΑΣΕΙΣ

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 15 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: 4.4 Στοιχειομετρικοί υπολογισμοί

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπο-ρεί: Να συνδέει τις ποσότητες των αντιδρώντων με αυτές των προϊόν-των, κάνοντας αναφορά στην ατομική θεωρία του Dalton. Να υπολογίζει την ποσότητα ενός αντιδρώντος ή προϊόντος, αν γνωρίζει την ποσότητα ενός άλλου αντιδρώντος ή προϊόντος (στοι-χειομετρικοί υπολογισμοί).

ΦΑΣΗ 2 Ρωτάμε τους μαθητές πως συμβολίζεται μια χημική αντίδραση (χη-μικό φαινόμενο). Διευκρινίζουμε ότι η χημική εξίσωση δεν απαντά σε βασικά ερωτήματα, όπως γιατί γίνεται, πώς γίνεται, με τι ταχύτη-τα γίνεται, τι απόδοση έχει. Όμως, μια χημική εξίσωση, πέραν του ότι αποτελεί το σύμβολο μιας χημικής αντίδρασης, παρέχει μια σει-ρά πληροφοριών. Για παράδειγμα, η χημική εξίσωση της αντίδρα-σης σχηματισμού αμμωνίας από άζωτο και υδρογόνο Ν2 + 3Η2 2ΝΗ3 μας αποκαλύπτει:

ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την ενότητα 3.4 του προηγούμενου κεφαλαίου. Υπο-βάλλονται ερωτήσεις (π.χ. Δίνουμε μια χημική εξίσωση και ζητάμε να γίνει ισοστάθμιση μάζας. Ζητάμε από τους μαθητές να μας ανα-φέρουν ότι γνωρίζουν σχετικά με το θέμα της χημικής κινητικής και χημικής ισορροπίας. Τέλος ρωτάμε σχετικά με το θέμα ταξινόμησης των χημικών αντιδράσεων), ώστε να εκτιμηθεί ο βαθμός αφομοίω-σης των σχετικών γνώσεων.

78


ΦΑΣΗ 3 Επισημαίνουμε ότι οι χημικοί υπολογισμοί που στηρίζονται στις ποσοτικές πληροφορίες που πηγάζουν από τους συντελεστές μιας χημικής εξίσωσης (στοιχειομετρικοί συντελεστές), ονομάζονται στοιχειομετρικοί υπολογισμοί. Οι υπολογισμοί αυτοί γίνονται κυρί-ως με mol. Τυχόν βοηθητικοί υπολογισμοί μετατροπής μάζας ή όγ-κου σε mol καλό είναι να γίνονται εκτός της αντίδρασης (βλέπε δι-αφάνεια Δ.4.4.1). Τέλος, δίνουμε χαρακτηριστικές περιπτώσεις στοιχειομετρικών υπολογισμών: 1.όταν κάποια από τις ουσίες που λαμβάνουν χώρα στη χημική αν-τίδραση δεν είναι καθαρή. 2.όταν δίνονται οι ποσότητες δύο αντιδρώντων ουσιών και αυτές είναι σε στοιχειομετρική αναλογία, ή η ποσότητα του ενός εκ των δύο αντιδρώντων είναι σε περίσσεια. Επισημαίνουμε ότι οι στοιχει-ομετρικοί υπολογισμοί στην τελευταία περίπτωση στηρίζονται στην ποσότητα του περιοριστικού αντιδρώντος (του αντιδρώντος που δεν είναι σε περίσσεια). 3. όταν έχουμε σειρά διαδοχικών αντιδράσεων. Διευκρινίζουμε ότι διαδοχικές αντιδράσεις έχουμε όταν το προϊόν της πρώτης αντίδρα-σης αποτελεί αντιδρών της δεύτερης αντίδρασης κ.ο.κ.

Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 69, 71, 73, 77. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι:70, 72, 74, 75, 78.

1. Την ποιοτική σύσταση των αντιδρώντων (N2, H2) και προϊόντων (NH3). 2. Ποσοτικά στοιχεία σχετικά με τον τρόπο που γίνεται η αντίδρα-ση. Δηλαδή ότι, 1 μόριο Ν2 αντιδρά με 3 μόρια Η2 και δίνει 2 μόρια ΝΗ3. 1 mol Ν2 αντιδρά με 3 mol Η2 και δίνει 2 mol ΝΗ3. 1 όγκος αερίου N2 αντιδρά με τρεις όγκους αερίου H2 και δίνει

δύο όγκους αέριας NH3 στις ίδιες συνθήκες P και T.

ΦΑΣΗ 4 Στη συνέχεια επιλύουμε χαρακτηριστικά παραδείγματα στοιχειο-μετρικών ασκήσεων.

79


ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Γάκης Δ.., κλπ « Χημεία, Γενική - Ανόργανη - Οργανική, Β΄ ΕΠΛ Λύσεις Ασκήσεων» , ΟΕΔΒ, 1996, σελ.10-12. 2. Τσαπαρλής Γ., « Θέματα Διδακτικής Φυσικής και Χημείας στη Μέση Εκπαίδευση », 2η εκδ. Γρηγόρης, 1991, Αθήνα, σελ.406-420. 3. Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ., « Χημεία Α΄ Θεωρία και Μεθοδολο-γία Ασκήσεων », 16η εκδ., Αθήνα, 1991, σελ. 229-240. 4. Daub G.W., Seese W.S. « Basic Chemistry » 7th ed., Prentice–Hall, 1996, pag.248-275.

ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την ενότητα 3.4 του προηγουμένου κεφα-λαίου.

ΦΑΣΗ 2 Τι πληροφορίες δίνει μια χημική εξίσωση.

ΦΑΣΗ 3 Χαρακτηριστικές περιπτώ-σεις στοιχειομετρικών υπο-λογισμών.

Διαφάνεια Δ.4.4.1: Εικονική παρουσίαση της μεθοδολογίας που ακολουθούμε σε στοιχειο-μετρικούς υπολογισμούς.


80

Οδηγίες σχετικά με την οργάνωση της εργαστηριακής άσκησης δίνον-ται στο τέλος του θεωρητικού μέρους.

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 16 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Εργαστηριακή άσκηση

Να γίνει μία εκ των προτεινομένων στο αναλυτικό πρόγραμμα σπο-υδών: 1. Χημικά φαινόμενα 2. Παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα διάλυσης μιας ουσί-

ας 3. Πυροχημική ανίχνευση μετάλλων 4. Ηλεκτρική αγωγιμότητα διαλυμάτων ηλεκτρολυτών 5. Εύρεση pH διαλύματος με δείκτες και με πεχαμετρικό χαρτί 6. Χημικές αντιδράσεις και ποιοτική ανάλυση ιόντων (υγροχημι-

κή) 7. Παρασκευή διαλύματος ορισμένης συγκέντρωσης- αραίωση

διαλυμάτων.

81

Οδηγίες σχετικά με την οργάνωση της άσκησης δίνονται στο τέλος του θεωρητικού μέρους.

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 17 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Εργαστηριακή άσκηση

Να γίνει μία εκ των προτεινομένων στο αναλυτικό πρόγραμμα σπο-υδών: 8. Χημικά φαινόμενα 9. Παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα διάλυσης μιας ουσί-

ας 10. Πυροχημική ανίχνευση μετάλλων 11. Ηλεκτρική αγωγιμότητα διαλυμάτων ηλεκτρολυτών 12. Εύρεση pH διαλύματος με δείκτες και με πεχαμετρικό χαρτί 13. Χημικές αντιδράσεις και ποιοτική ανάλυση ιόντων (υγροχημι-

κή) 14. Παρασκευή διαλύματος ορισμένης συγκέντρωσης- αραίωση

διαλυμάτων.

82

2. ΘΕΡΜΟΧΗΜΕΙΑ

83

84


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 18 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Θερμοχημεία 5.1 Μεταβολή ενέργειας κατά τις χημικές μεταβολές. Εξώθερμες – ενδόθερμες αντιδράσεις. Θερμότητα αντίδρασης – ενθαλπία.

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να αναφέρει ποιο είναι το αντικείμενο της μελέτης της θερμοχη-μείας και να ταξινομεί τις αντιδράσεις σε εξώθερμες και ενδόθερ-μες, Να ορίζει τι είναι ενθαλπία αντίδρασης και να εξηγεί τους παρά-γοντες που την επηρεάζουν. Να αναφέρει ποια είναι η πρότυπη κατάσταση στη θερμοχημεία. Να ορίζει τι είναι πρότυπη ενθαλπία καύσης (ΔΗ°C), σχηματισμού (ΔΗ°f), εξουδετέρωσης (ΔΗ°η), δεσμού (ΔΗ°Β) και διάλυσης (ΔΗ°sol). Να συνδέει την τιμή της ενθαλπίας αντίδρασης με τις τιμές της ενθαλπίας σχηματισμού αντιδρώντων και προϊόντων, καθώς και τις τιμές της ενθαλπίας των δεσμών που σχηματίζονται και διασπόνται κατά την αντίδραση.

ΦΑΣΗ 1 Γίνεται σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Α΄ Λυκείου (διδακτική ενότητα 3.4). Υποβάλλονται ερωτήσεις (π.χ. Ποιες αντιδράσεις ο-νομάζονται εξώθερμες και ποιες ενδόθερμες; Αναφέρετε σχετικά παραδείγματα. Σε τι διαφέρει η θερμότητα από τη θερμοκρασία;), ώστε να εκτιμηθεί ο βαθμός αφομοίωσης των σχετικών γνώσεων.

85

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ - ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ

ΦΑΣΗ 2 Γράφουμε μια εξώθερμη αντίδραση π.χ. την καύση του μεθανίου (το μεθάνιο αποτελεί το κύριο συστατικό του φυσικού αερίου και του βιοαερίου). Προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ.2.1.1, ενώ εξηγούμε ότι το ποσό τη θερμότητας που ελευθερώνεται κατά την καύση του μεθανίου αποτελεί τη διαφορά του ενεργειακού περιεχομένου μετα-ξύ των αντιδρώντων και προϊόντων.

ΦΑΣΗ 4 Ορίζουμε τι είναι ενθαλπία αντίδρασης και σε συνδυασμό με τον καθορισμό της πρότυπης κατάστασης, ορίζουμε τι είναι πρότυπη ενθαλπία αντίδρασης. (ΔΗ°), καθώς και τι διάφορες μορφές αυτής (πρότυπη ενθαλπία καύσης, σχηματισμού κ.λ.π.).

Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 11, 12, 13. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20.

ΦΑΣΗ 3 Τονίζουμε ότι η θερμότητα είναι ένα μέγεθος που μεταφέρεται και εξηγούμε ότι η διαφορά ενθαλπίας μεταξύ αντιδρώντων και προϊόν-των ισούται με τη θερμότητα που απελευθερώνεται ή απορροφάται σε μία αντίδραση, όταν η πίεση μένει σταθερή. Δεν επιμένουμε στον αυστηρό ορισμό της ενθαλπίας, ενώ τονίζουμε ότι τα χημικά συστήματα δεν έχουν θερμότητα αλλά ενθαλπία, η οποία είναι σαν ένα ντεπόζιτο που περιέχει την ενέργεια του αντιδ-ρώντος συστήματος. Το ντεπόζιτο αυτό αδειάζει στις εξώθερμες αντιδράσεις (ΔΗ<0) και γεμίζει στις ενδόθερμες (ΔΗ>0), όπως χα-ρακτηριστικά απεικονίζεται στη διαφάνεια Δ.2.1.2.

86


ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Νuffield Advanced Science, « Χημεία, Βιβλίο του Σπουδαστή Ι », Γ. Πνευματικού, 1998, σελ.140-145. 2. Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., « Chemistry the central science », Prentice Hall, 7th Edition, 1997, pag.164-168. 3. Gillespie R.J, Humphreys D. A., Baird N. C., Robinson E. A., «Chemistry », 2nd Edition, Allyn and Bacon, 1989, pag.286-305. 4. Hill J. W., Petrucci R. H., « General Chemistry », Prentice Hall, 1996, pag.177-185. 5. Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change », 3rd Edition, Freeman, 1997, pag.188-205.

ΦΑΣΗ 2

Καύση μεθανίου.

ΦΑΣΗ 3 Ενθαλπία-θερμότητα αντίδ-ρασης.

ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Α΄ Λυκείου.

Διαφάνεια Δ.2.1.1: Διαγ-ραμματική απεικόνιση της καύσης του μεθανίου.

Διαφάνεια Δ.2.1.2: Διαγ-ραμματική απεικόνιση εν-δόθερμης και εξώθερμης αντίδρασης.

ΦΑΣΗ 4 Πρότυπη ενθαλπία αντίδρα-σης, σχηματισμού, καύσης, εξουδετέρωσης, δεσμού.

87


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 19 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Θερμοχημεία 5.2α Θερμιδομετρία.

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να αναφέρει τι είναι θερμιδομετρία Να περιγράφει τον τρόπο λειτουργίας του θερμιδόμετρου. Να εφαρμόζει την εξίσωση της θερμιδομετρίας.

ΦΑΣΗ 2 Εξηγούμε τι είναι θερμιδομετρία Στη συνέχεια, περιγράφουμε το θερμιδόμετρο βόμβας τονίζοντας ότι με τη συσκευή αυτή προσδιο-ρίζεται πειραματικά το ποσό της θερμότητας που εκλύεται ή απορ-ροφάται σε μια χημική αντίδραση. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη σχετική διαφάνεια Δ.2.2.1.

ΦΑΣΗ 1 Γίνεται σύνδεση με την προηγούμενη διδακτική ώρα (διδακτική ενότητα 2.1: Μεταβολή ενέργειας κατά τις χημικές μεταβολές. Ε-ξώθερμες - ενδόθερμες αντιδράσεις. Θερμότητα αντίδρασης – εν-θαλπία. ). Υποβάλλονται ερωτήσεις (π.χ. Τι είναι πρότυπη κατάσ-ταση στη θερμοχημεία; Πώς ορίζονται η πρότυπη ενθαλπία σχημα-τισμού, καύσης, εξουδετέρωσης, διάλυσης, δεσμού;) και επιλύονται μερικές από τις ασκήσεις που είχαν προταθεί για επίλυση στο σπίτι. Έτσι, μπορεί να γίνει εκτίμηση του βαθμού αφομοίωσης των σχετι-κών γνώσεων από τους μαθητές.

88


ΦΑΣΗ 3 Συζητώντας με τους μαθητές καταλήγουμε στην εξίσωση της θερμι-δομετρίας, όπου ορίζουμε την ειδική θερμοχωρητικότητα ουσίας, τη θερμοχωρητικότητα ουσίας και τη θερμοχωρητικότητα του οργάνου (θερμιδόμετρου). Εξηγούμε τη σημασία που έχει η τιμή της ειδικής θερμοχωρητικότητας στη συμπεριφορά μιας ουσίας και δίνουμε παραδείγματα ουσιών με τις αντίστοιχες τιμές της ειδικής θερμοχω-ρητικότητας.

ΦΑΣΗ 4 Επιλύουμε υποδειγματικά προβλήματα που συνδυάζουν την αναγ-ραφή θερμοχημικών εξισώσεων με την εφαρμογή του νόμου της θερμιδομετρίας π.χ. παράδειγμα 2.3.

Ασκήσεις - προβλήματα για επίλυση στο σχολείο: Παράδειγμα 2.3, 23, 24. Ασκήσεις - προβλήματα για επίλυση στο σπίτι: 25, 26, 27, 28.

89

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Νuffield Advanced Science, « Χημεία, Βιβλίο του Σπουδαστή Ι », Γ. Πνευματικού, 1998, σελ.145-146. 2. Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., « Chemistry the central science », Prentice Hall, 7th Edition, 1997, pag.156-162. 3. Gillespie R.J, Humphreys D. A., Baird N. C., Robinson E. A., «Chemistry », 2nd Edition, Allyn and Bacon, 1989, pag.287-290. 4. Hill J. W., Petrucci R. H., « General Chemistry », Prentice Hall, 1996, pag.167-175. 5. Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change », 3rd Edition, Freeman, 1997, pag.185-188.

ΦΑΣΗ 2

Θερμιδομετρία. Θερμιδό-μετρο βόμβας.

ΦΑΣΗ 3 Εξίσωση θερμιδομετρίας.

ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την προηγούμε-νη διδακτική ενότητα.

Διαφάνεια Δ.2.2.1: Διαγ-ραμματική απεικόνιση του θερμιδόμετρου βόμβας.

ΦΑΣΗ 4 Υποδειγματική επίλυση ασ-κήσεων θερμιδομετρίας.

90


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 20 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Θερμοχημεία 5.2β Νόμοι θερμοχημείας

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να αναφέρει τους νόμους της θερμοχημείας (το νόμο Lavoisier – Laplace και το νόμο του Hess). Να εφαρμόζει τους προηγούμενους νόμους, επιλύνοντας σχετικά προβλήματα.

ΦΑΣΗ 1 Διατυπώνουμε το νόμο Lavoisier-Laplace, επισημαίνοντας ότι ο νόμος αυτός αποτελεί συνέπεια του αξιώματος διατήρησης ενέργει-ας. Για την εμπέδωση του νόμου δίνουμε σχετικά παραδείγματα.

ΦΑΣΗ 2 Με το βάση την αντίδραση C(s) + O2(g) → CO2(g) η οποία μπορεί να πραγματοποιηθεί είτε σε ένα είτε σε δύο στάδια, διατυπώνουμε το νόμο του Hess. Τονίζουμε τη σημασία του έχει ο νόμος του Hess για τον έμμεσο προσδιορισμό της ενθαλπίας μιας αντίδρασης, όταν ο άμεσος προσδιορισμός της θερμότητας είναι δύσκολος (π.χ. αργές αντιδράσεις ή αντιδράσεις με μικρή απόδοση). Επισημαίνουμε ότι ο Hess απέδειξε το νόμό αυτό πειραματικά, χωρίς να συσχετίσει το νόμο με το αξίωμα διατήρηση ενέργειας. Στο σημείο αυτό προβάλ-λουμε τις διαφάνειες Δ.2.2.2 και Δ.2.2.3.

91

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ - ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ

Ασκήσεις - προβλήματα για επίλυση στο σχολείο: Παράδειγμα 2.4, 29, 30, 31, 32. Ασκήσεις – προβλήματα για επίλυση στο σπίτι: 33, 34, 35, 36, 37, 38.

ΦΑΣΗ 3 Επιλύουμε υποδειγματικά προβλήματα προσδιορισμού της θερμό-τητας μιας αντίδρασης στηριζόμενοι στους νόμους Lavoisier-Laplace και το νόμο του Hess. Επισημαίνουμε ότι τα προβλήματα αυτά μπορούν να επιλυθούν είτε με τη χρήση θερμοχημικού κύκλου είτε αλγεβρικά, όπως ενδεικτικά αναφέρεται στο παράδειγμα 2.4 του βιβλίου του μαθητή.

ΦΑΣΗ 4 Συνοψίζουμε τα βασικά σημεία του κεφαλαίου θερμοχημεία: Εξώθερμη – ενδόθερμη αντίδραση, μεταβολή ενθαλπίας, ενθαλπία αντίδρασης, ενθαλπία σχηματισμού, ενθαλπία καύσης, ενθαλπία διάλυσης, ενθαλπία δεσμού, θερμιδομετρία, νόμος Lavoisier-Laplace, νόμος Hess.

92


ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Νuffield Advanced Science, « Χημεία, Βιβλίο του Σπουδαστή Ι », Γ. Πνευματικού, 1998, σελ.148-155. 2. Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., « Chemistry the central science », Prentice Hall, 7th Edition, 1997, pag.162-168. 3. Gillespie R.J, Humphreys D. A., Baird N. C., Robinson E. A., «Chemistry », 2nd Edition, Allyn and Bacon, 1989, pag.291-293. 4. Hill J. W., Petrucci R. H., « General Chemistry », Prentice Hall, 1996, pag.175-177. 5. Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change », 3rd Edition, Freeman, 1997, pag.198-200.

ΦΑΣΗ 2

Νόμος του Hess

ΦΑΣΗ 3 Εφαρμογές των νόμων θερ-μοχημείας-επίλυση σχετι-κών προβλημάτων.

ΦΑΣΗ 1 Νόμος Lavoisier -Laplace

Διαφάνεια Δ.2.2.2: Διαγ-ραμματική απεικόνιση του νόμου Hess. Διαφάνεια Δ.2.2.3: Εφαρ-μογή του νόμου Hess.

ΦΑΣΗ 4 Υποδειγματική επίλυση ασ-κήσεων θερμιδομετρίας.

93

Ανάλυση και ενδεικτική διδακτική προσέγγιση της εργαστηριακής αυ-τής άσκησης δίνεται στο Γ΄ Μέρος του βιβλίου αυτού.

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 21 ΘΕΜΑ: Θερμοχημεία Εργαστηριακή άσκηση: Υπολογισμός θερμότητας αντίδρασης

94

6. ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ ΟΡΓΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ

95

96


ΦΑΣΗ 1 Ρωτάμε τους μαθητές ποιες ενώσεις μελετά η οργανική χημεία και περιμένουμε την απάντηση: «τις ενώσεις του άνθρακα». Στις συνέχεια αναφέρουμε τις εξαιρέσεις, δηλαδή τις ενώσεις του C που εξετάζει η ανόργανη χημεία. Αναπτύσσουμε τη βιταλιστική άποψη και εξηγούμε πως αυτή καταρρίφθηκε από το Wöhler με την παρασκευή της ουρίας από ανόργανα υλικά. Τέλος τονίζουμε στους μαθητές ότι η διάκριση μεταξύ ανόργανης και οργανικής χημείας γίνεται σήμερα για συστη-ματικούς μόνο λόγους μελέτης.

ΦΑΣΗ 2 Ζητάμε από τους μαθητές να μας αναφέρουν τις σύγχρονες εφαρμογές της οργανικής χημείας, δίνοντας χαρακτηριστικά παραδείγματα από την ιατρική, τη διατροφή, την ενδυμασία, την πετροχημεία. Στο σημε-ίο αυτό προβάλλεται η σχετική διαφάνεια Δ.1.1.1.

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 22 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Γενικό μέρος οργανικής χημείας 6.1. Εισαγωγή στην οργανική χημεία

ΣΤΟΧΟΙ

Στο τέλος αυτής της διδακτικής ενότητας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: • Να διακρίνει από ένα πλήθος ενώσεων τις οργανικές ενώσεις. • Να αναγνωρίζει τη σημασία της οργανικής χημείας ως επιστή-

μης έρευνας και εφαρμογών στην καθημερινή ζωή. • Να αιτιολογεί το μεγάλο αριθμό των οργανικών ενώσεων στη-

ριζόμενος στην ηλεκτρονιακή δομή και στη μικρή ατομική ακ-τίνα του άνθρακα.

• Να διακρίνει τις κορεσμένες από τις ακόρεστες οργανικές ενώ-σεις.

97

ΦΑΣΗ 3 Προβληματίζουμε τους μαθητές συγκρίνοντας τον αριθμό των ενώ-σεων του άνθρακα με τον αριθμό των ανόργανων ενώσεων. Εξηγούμε ότι η διαφορά αυτή οφείλεται στα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του άν-θρακα, δηλαδή στα τέσσερα μονήρη ηλεκτρόνια που διαθέτει στη στιβάδα σθένους του, καθώς και στη μικρή ατομική ακτίνα του.

ΦΑΣΗ 4 Αναφέρουμε τα είδη των δεσμών με τα οποία συνδέονται τα άτομα του άνθρακα, δηλαδή τον απλό, το διπλό και τον τριπλό δεσμό. Στη συνέχεια εξηγούμε τη διάκριση που γίνεται μεταξύ των οργανικών ενώσεων σε κορεσμένες και ακόρεστες, με βάση το είδος του δεσμού που αναπτύσσεται μεταξύ των ατόμων άνθρακα. Δηλαδή, ότι οι ακό-ρεστες οργανικές ενώσεις διαθέτουν τουλάχιστον ένα διπλό ή τριπλό δεσμό μεταξύ των ατόμων άνθρακα. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ.1.1.2 στην οποία απεικονίζονται μοριακά προσομοιώ-ματα κορεσμένων και ακόρεστων οργανικών ενώσεων. Στη συνέχεια ζητάμε από τους μαθητές από ένα σύνολο οργανικών ενώσεων να ξε-χωρίσουν ποιες απ’ αυτές είναι κορεσμένες και ποιες είναι ακόρεστες.


ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Πρόγραμμα Σπουδών Χημείας Ενιαίου Λυκείου, Παιδαγωγικό Ιν-στιτούτο, Αθήνα 1998. 2. Coulson E.H. et al , « Nuffield Advanced Science, Χημεία, Βιβλίο Σπουδαστή Ι, Θέματα 1-12 », εκδ..Γ.Α. Πνευματικού, Αθήνα, 1998 σελ.254-255. 3. Πίπη Ε., Ταπής Χ., « Οργανική Χημεία, Γ΄ Λυκείου κοινού κορ-μού », Υπουργείο Παιδείας , Λευκωσία, 1998, σελ.9-12. 4. Παπαχριστοδούλου Ε. κλπ, « Οργανική Χημεία, Γ΄ Λυκείου (Σ2α) », Υπουργείο Παιδείας , Λευκωσία, 1998, σελ.18-19.

Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: Ερωτήσεις επανάληψης 1, 2, 3. Άσκηση 10.

98


ΦΑΣΗ 2 Σημασία της οργανικής χη-μείας.

ΦΑΣΗ 3 Γιατί το άτομο του άνθρακα ξεχωρίζει.

ΦΑΣΗ 4 Διάκριση οργανικών ενώ-σεων σε κορεσμένες και ακόρεστες.

Διαφάνεια Δ.1.1.2: Μοριακά προσομοιώματα κορεσμένων και ακόρεστων ενώσεων.

Διαφάνεια Δ.1.1.1: Προϊόντα καθημερινής χρήσης στην υπη-ρεσία της οργανικής χημείας.

ΦΑΣΗ 1 Ποιες ενώσεις μελετά η ορ-γανική χημεία.

99


ΦΑΣΗ 1

Ρωτάμε τους μαθητές ποιοι λόγοι επέβαλλαν το θέμα της ταξινόμησης των οργανικών ενώσεων σε διάφορες κατηγορίες και περιμένουμε την απάντηση: « ο μεγάλος αριθμός των οργανικών ενώσεων και η ανάγ-κη για τη συστηματική μελέτη τους ». Στη συνέχεια ρωτάμε τους μα-θητές αν γνωρίζουν κάποιο τρόπο ταξινόμησης των οργανικών ενώ-σεων και περιμένουμε την απάντηση: « σε κορεσμένες και ακόρεσ-τες». Με τον τρόπο αυτό μας δίνεται η δυνατότητα να συνδεθούμε με το προηγούμενο μάθημα και να αξιολογήσουμε το βαθμό αφομοίωσης του. Κατόπιν αναφέρουμε ένα δεύτερο τρόπο ταξινόμησης των οργα-νικών ενώσεων που στηρίζεται στη μορφή που έχει η ανθρακική αλυ-σίδα. Με τη λογική αυτή οι οργανικές ενώσεις διακρίνονται: α. σε άκυκλες (ευθεία ή διακλαδισμένη αλυσίδα), β. σε κυκλικές (ισοκυκ-λικές ή ετεροκυκλικές) και τις ισοκυκλικές σε αρωματικές και αλει-

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 23 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Γενικό μέρος οργανικής χημείας 6.2. Ταξινόμηση οργανικών ενώσεων - ομόλογες σειρές

ΣΤΟΧΟΙ

Στο τέλος αυτής της διδακτικής ενότητας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: • Να ταξινομεί τις οργανικές ενώσεις με βάση: α) το είδος των δεσμών που αναπτύσσονται μεταξύ των ατόμων του άνθρακα, β) τη διάταξη της ανθρακικής αλυσίδας, γ) τη χαρακτηριστική ομάδα που περιέχουν. • Να ορίζει τι είναι ομόλογη σειρά και να αναφέρει τα κοινά χα-ρακτηριστικά των ενώσεων που ανήκουν στην ίδια ομόλογη σειρά. • Να γράφει τους γενικούς μοριακούς τύπους των κυριότερων ομόλογων σειρών καθώς και τους μοριακούς τύπους διαφόρων με-λών τους.

100

κυκλικές, δίνοντας και συγκεκριμένα παραδείγματα. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη σχετική διαφάνεια Δ.1.2.1.

ΦΑΣΗ 2

Δίνουμε τον ορισμό της χαρακτηριστικής ομάδας μιας οργανικής έ-νωσης και αναφέρουμε τους τύπους των κυριότερων χαρακτηριστι-κών ομάδων με τις ονομασίες τους, καθώς και τις ονομασίες των αν-τίστοιχων οργανικών ενώσεων που περιέχουν τις ομάδες. Τέλος, ζη-τάμε από ένα πλήθος οργανικών ενώσεων να διακρίνουν οι μαθητές ποιες είναι αλκοόλες, ποιες αλδεϋδες, ποιοι υδρογονάνθρακες κλπ.

ΦΑΣΗ 3

Δίνουμε τον ορισμό της ομόλογης σειράς και παίρνοντας ως παράδε-ιγμα μία σειρά ενώσεων της ίδιας ομόλογης σειράς (με τη συμμετοχή των μαθητών) αναφέρουμε τα κοινά χαρακτηριστικά αυτών των ενώ-σεων.

ΦΑΣΗ 4

Αναφέρουμε στους μαθητές τους γενικούς μοριακούς τύπους των κυ-ριότερων ομόλογων σειρών, δίνοντας παραδείγματα, με έμφαση στο 1ο μέλος της ομόλογης σειράς. Εδώ τονίζουμε την αναγκαιότητα της απομνημόνευσης των γενικών τύπων των ομόλογων σειρών που είναι απαραίτητοι για τη συνέχεια. Στο σημείο αυτό προβάλλεται η σχετική διαφάνεια Δ.1.2.2. Στη συνέχεια δίνουμε τους μοριακούς τύπους δια-φόρων οργανικών ενώσεων και ζητάμε από τους μαθητές να διακρί-νουν σε ποια ομόλογη σειρά ανήκει ο καθένας απ’ αυτούς. Επίσης ζητάμε από τους μαθητές να αναφέρουν κάποιο μέλος μιας ομόλογης σειράς π.χ. το τρίτο μέλος της ομόλογης σειράς των αλκανίων.


Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 12. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 11, 13, 14, 15.

101

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Πίπη Ε., Ταπής Χ., « Οργανική Χημεία, Γ΄ Λυκείου κοινού κορ-μού », Υπουργείο Παιδείας , Λευκωσία, 1998, σελ.12-15. 2. Παπαχριστοδούλου Ε. κλπ, « Οργανική Χημεία, Γ΄ Λυκείου (Σ2α) », Υπουργείο Παιδείας , Λευκωσία, 1998, σελ.27-34. 3. Μανωλκίδη Κ, Μπέζα Κ, « Ασκήσεις Οργανικής Χημείας », 16η έκδοση,1986, σελ.1-11 και 23-46.

ΦΑΣΗ 2 Ταξινόμηση οργανικών ε-νώσεων με βάση τη χαρακ-τηριστική ομάδα που περιέ-χουν στο μόριο τους..

ΦΑΣΗ 3 Ταξινόμηση οργανικών ε-νώσεων με βάση τις ομόλο-γες σειρές.

ΦΑΣΗ 4 Εφαρμογές: εύρεση της ο-μόλογης σειράς που ανήκει μια οργανική ένωση με βά-ση το μοριακό τύπο της.

Διαφάνεια Δ.1.2.2: Χαρακτη-ριστικά παραδείγματα ομόλο-γων σειρών.

Διαφάνεια Δ.1.2.1: Διαγραμμα-τική παρουσίαση ταξινόμησης οργανικών ενώσεων.

ΦΑΣΗ 1 Ταξινόμηση οργανικών ε-νώσεων με βάση τη διάταξη της ανθρακικής αλυσίδας.

102


ΦΑΣΗ 1 Αναφέρουμε στους μαθητές ότι η ονομασία μιας άκυκλης οργανικής ένωσης προκύπτει από το συνδυασμό τριών συνθετικών, όπως προ-κύπτει από τον πίνακα 1.4. της θεωρίας του βιβλίου ο οποίος προβάλ-λεται στη διαφάνεια Δ.1.3.1. Επισημαίνουμε ότι η ονοματολογία των οργανικών ενώσεων στηρίζε-ται στους κανόνες που έχει θεσπίσει η διεθνής οργάνωση εφαρμοσμέ-νης και θεωρητικής χημείας ( IUPAC ).

ΦΑΣΗ 2 Ρωτάμε τους μαθητές τι δείχνει ο συντακτικός τύπος και περιμένουμε την απάντηση: « τη διάταξη των ατόμων άνθρακα στο επίπεδο ». Στη συνέχεια δίνουμε παραδείγματα εφαρμογής της ονοματολογίας με βάση τον συντακτικό τύπο των ενώσεων. Σε πρώτη φάση υποδεικνύ-ουμε τη μεθοδολογία που πρέπει να ακολουθήσουμε για να ονομάσο-υμε ενώσεις με ευθύγραμμη ανθρακική αλυσίδα, κορεσμένες και α-κόρεστες,. Εξηγούμε τον τρόπο που γίνεται η αρίθμηση της ανθρακι-κής αλυσίδας, δηλαδή ότι αρίθμηση αρχίζει από την άκρη της ευθείας ανθρακικής αλυσίδας, που είναι πιο κοντά στο διπλό δεσμό ή γενικά

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 24 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Γενικό μέρος οργανικής χημείας 6.3 Ονοματολογία άκυκλων οργανικών ενώσεων

ΣΤΟΧΟΙ

Στο τέλος αυτής της διδακτικής ενότητας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: • Να γράφει και να ονομάζει σύμφωνα με τους κανόνες της IUPAC άκυκλες οργανικές ενώσεις που ανήκουν σε ορισμένες βα-σικές κατηγορίες (ομόλογες σειρές), όπως υδρογονάνθρακες (αλκά-νια - αλκένια - αλκίνια - αλκαδιένια), αλκοόλες, αιθέρες, αλδεΰδες, κετόνες οξέα, εστέρες, αλκυλαλογονίδια.

103

στον πολλαπλό δεσμό. Επίσης ότι η αρίθμηση αρχίζει από την άκρη της ανθρακικής αλυσίδας που είναι πιο κοντά στον άνθρακα που περι-έχει τη χαρακτηριστική ομάδα.

ΦΑΣΗ 3 Στη συνέχεια αναφέρουμε τους βασικούς κανόνες για την ονομασία ενώσεων με διακλαδισμένη ανθρακική αλυσίδα. Πρώτα δίνονται οι συμβολισμοί και οι ονομασίες των απλούστερων αλκυλίων π.χ. CH3- μεθύλιο, CH3CH2- αιθύλιο κλπ. Επισημαίνουμε ότι αν μία ένωση έχει χαρακτηριστική ομάδα και διπλό ή τριπλό δεσμό και διακλαδώσεις, τότε αρχίζουμε την αρίθμηση της ανθρακικής αλυσίδας από το ακραίο εκείνο άτομο άνθρακα που είναι πλησιέστερο στη χαρακτηριστική ομάδα. Αν η ένωση δεν έχει χαρακτηριστική ομάδα ή τα ακραία άτο-μα άνθρακα απέχουν εξ’ ίσου από τη χαρακτηριστική ομάδα, τότε αρχίζουμε την αρίθμηση από τον άνθρακα τον πλησιέστερο στον πολ-λαπλό δεσμό. Τέλος, αν η ένωση δεν έχει ούτε πολλαπλό δεσμό ούτε χαρακτηριστική ομάδα τότε αρχίζουμε την αρίθμηση από το άτομο του άνθρακα το πλησιέστερο στη διακλάδωση. Στη συνέχεια δίνουμε τους συντακτικούς τύπους ορισμένων οργανικών ενώσεων με διακλά-δωση και ζητάμε από τους μαθητές να τις ονομάσουν.

ΦΑΣΗ 4

Τέλος, ακολουθούμε την αντίθετη πορεία, δηλαδή δίνουμε τις ονομα-σίες κατά IUPAC ορισμένων οργανικών ενώσεων και ζητάμε από το-υς μαθητές να γράψουν τους συντακτικούς τους τύπους.


Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 16, λυμένα παραδείγματα θε-ωρίας παραγράφου 1.3. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 17, 18, 21, 22, 25, 26, 31.

104


ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. IUPAC, “Nomenclature of organic chemistry”, 1979. 2. Παπαχριστοδούλου Ε. κλπ, « Οργανική Χημεία, Γ΄ Λυκείου (Σ2α) », Υπουργείο Παιδείας , Λευκωσία, 1998, σελ.34-41. 3. Μανωλκίδη Κ, Μπέζα Κ, « Ασκήσεις Οργανικής Χημείας », 16η έκδοση, 1986, σελ 47-61.

ΦΑΣΗ 2 Ονοματολογία ενώσεων με ευθύγραμμη αλυσίδα.

ΦΑΣΗ 3 Ονοματολογία ενώσεων με διακλάδωση.

ΦΑΣΗ 4 Πως από την ονομασία προκύπτει ο συντακτικός τύπος της ένωσης.

Διαφάνεια Δ.1.3.1: Θεμελιώδε-ις κανόνες κατά IUPAC.

ΦΑΣΗ 1 Ονοματολογία οργανικών ενώσεων κατά IUPAC.

105


ΦΑΣΗ 1

Ορίζουμε τι είναι ισομέρεια, τι συντακτική ισομέρεια και τι στερεοϊ-σομέρεια, δίνοντας σχετικά παραδείγματα. Ζητάμε από τους μαθητές να συσχετίσουν το μεγάλο αριθμό των οργανικών ενώσεων με το φαι-νόμενο της ισομέρειας. Δίνουμε την πληροφορία ότι υπάρχουν δύο ισομερή αλκάνια με 4 άτομα άνθρακα και 75 με 10 άτομα άνθρακα και ζητούμε από τους μαθητές να προβλέψουν τον αριθμό των ισομε-ρών αλκανίων με 20 άτομα άνθρακα. Η απάντηση που περιμένουμε είναι πάνω από 350.000 (366.319).

ΦΑΣΗ 2 Εξηγούμε τι είναι ισομέρεια αλυσίδας, τι είναι ισομέρεια θέσης για το δεσμό και τη χαρακτηριστική ομάδα, καθώς και τι είναι ισομέρεια ομόλογης σειράς Σε κάθε περίπτωση δίνουμε χαρακτηριστικά παρα-δείγματα. Στο σημείο αυτό προβάλλεται η διαφάνεια Δ.1.4.1, όπου

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 25 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Γενικό μέρος οργανικής χημείας 6.4α Ισομέρεια (Ισομέρεια - Είδη ισομέρειας - εύρεση ισομερών υδρογονανθράκων)

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος της διδακτικής αυτής ενότητας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί : • Να ορίζει τι είναι ισομέρεια, τι είναι συντακτική ισομέρεια και τι στερεοϊσομέρεια. • Να αναγνωρίζει τη σημασία που έχει η ισομέρεια στην ανάπτυ-ξη της οργανικής χημείας • Να ταξινομεί τη συντακτική ισομέρεια σε ισομέρεια αλυσίδας, ισομέρεια θέσης δεσμού ή ομάδας και ισομέρεια ομόλογης σειράς. • Να γράφει και να ονομάζει τα άκυκλα συντακτικά ισομερή που αντιστοιχούν σε δεδομένο μοριακό τύπο υδρογονάνθρακα και να διακρίνει ποια απ’ αυτά ανήκουν σε καθεμιά κατηγορία συντακτι-κής ισομέρειας.

106

απεικονίζονται σε μοριακά προσομοιώματα ισομερή αλυσίδας (βου-τάνιο και μεθυλοπροπάνιο) και ισομερή ομολόγου σειράς (αιθανόλη και διμεθυλαιθέρας). ΦΑΣΗ 3 Γράφουμε τα ισομερή αλκάνια με 4, 5 και 6 άτομα άνθρακα, αντίστο-ιχα. Ζητάμε από τους μαθητές να χαρακτηρίσουν τα ισομερή ως ισο-μερή αλυσίδας ή θέσεως ή ομολόγου σειράς. Στο σημείο αυτό προ-βάλλεται η διαφάνεια Δ.1.4.2, όπου απεικονίζονται σε μοριακά προ-σομοιώματα τα ισομερή αλυσίδας με μοριακό τύπο C5H12. Στη συνέ-χεια και με βάση τις ανθρακικές αλυσίδες των 4, 5 και 6 άτομων άν-θρακα, γράφουμε σε συνεργασία με τους μαθητές τα ισομερή αλκε-νία (βουτένια, πεντένια και εξένια). Για να επιτύχουμε αυτό μεταφέ-ρουμε σε κάθε δυνατή θέση της ανθρακικής αλυσίδας, το διπλό δεσ-μό. Κατόπιν, ζητάμε από τους μαθητές να ονομάσουν τα αλκένια και να διακρίνουν ποια απ΄ αυτά είναι ισομερή θέσεως και ποια ισομερή αλυσίδας. Στο σημείο αυτό μας δίνεται η δυνατότητα να επαναλάβου-με ορισμένους από τους βασικούς κανόνες ονοματολογίας κατά IUPAC και να διαπιστώσουμε το βαθμό αφομοίωσης της προηγούμε-νης διδακτικής ενότητας από τους μαθητές. Την ίδια διαδικασία ακολουθούμε για την εύρεση των ισομερών αλκι-νίων με 4, 5 και 6 άτομα άνθρακα.

ΦΑΣΗ 4 Τονίζουμε στους μαθητές την ανάγκη να γνωρίζουν τις δυνατές διά-ταξη των ανθρακικών αλυσίδων με 4, 5 και 6 άτομα άνθρακα, αφού οι διατάξεις αυτές αποτελούν τη βάση για να βρούμε τα συντακτικά ισο-μερή και άλλων οργανικών ενώσεων, όπως των αλκοολών και των αλκυλαλογονιδίων.


Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 24, 33, 34. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 19, 20, 23, 27, 35.

107


ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1.Παπαχριστοδούλου Ε. κλπ, « Οργανική Χημεία, Γ΄ Λυκείου (Σ2α) », Υπουργείο Παιδείας , Λευκωσία, 1998, σελ.42-47. 2. Μανωλκίδη Κ, Μπέζα Κ, « Ασκήσεις Οργανικής Χημείας », 16η έκδοση, 1986, σελ 62-65. 3. Τσίπης Κ., κ.α «Χημεία Β΄ Ενιαίου Λυκείου γενικής παιδείας», ΟΕΔΒ, 2000, σελ.20-26.

ΦΑΣΗ 2 Iσομέρεια αλυσίδας, ισομέ-ρεια θέσης και ισομέρεια ομόλογης σειράς.

ΦΑΣΗ 3 Εύρεση συντακτικά ισομε-ρών αλκανίων και αλκενί-ων.

ΦΑΣΗ 4 Εύρεση συντακτικά ισομε-ρών αλκινίων.

Διαφάνεια Δ.1.4.1: Παράδειγμα Συντακτικών ισομερών με μο-ριακά προσομοιώματα.

ΦΑΣΗ 1 Iσομέρεια, συντακτική ισο-μέρεια και στερεοϊσομέρεια.

Διαφάνεια Δ.1.4.2: Συντακτικά ισομερή πεντανίου με μοριακά προσομοιώματα.

108


ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την προηγούμενη διδακτική ώρα. Ζητάμε από τους μαθη-τές να βρουν τα ισομερή πεντένια. Έτσι, δίνεται η δυνατότητα στο διδάσκοντα να εντοπίσει το βαθμό αφομοίωσης της ύλης του προηγο-υμένου μαθήματος από τους μαθητές.

ΦΑΣΗ 2 Ζητάμε από τους μαθητές να βρουν τα ισομερή κάποιου αλκυλαλογο-νιδίου π.χ. C4H9Cl. Για να πετύχουμε αυτό συμβουλεύουμε τους μα-θητές να μεταφέρουν τη χαρακτηριστική ομάδα ( αλογονομάδα π.χ. –Cl ) σε κάθε δυνατή θέση της ανθρακικής αλυσίδας. Αφού γράψουμε όλα τα δυνατά ισομερή, ζητάμε από τους μαθητές να τα ονομάσουν κατά IUPAC. Μ΄ αυτό τον τρόπο μας δίνεται η δυνατότητα να επανα-λάβουμε ορισμένους βασικούς κανόνες ονοματολογίας. Με την ίδια λογική βρίσκουμε τα ισομερή μιας κορεσμένης μονοσθε-νούς αλκοόλης π.χ. C4H9OH. Αφού βρούμε όλα τα ισομερή, ζητάμε από τους μαθητές να τα ονομάσουν κατά IUPAC και να τα ταξινομή-σουν σε ισομερή αλυσίδας, θέσεως και ομολόγου σειράς.

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 26 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Γενικό μέρος οργανικής χημείας 6.4β Ισομέρεια (Εύρεση των ισομερών ορισμένων κορεσμένων μονοπαραγώγων οργανικών ενώσεων)

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος της διδακτικής αυτής ενότητας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί : • Να γράφει και να ονομάζει τα άκυκλα συντακτικά ισομερή ο-ρισμένων κορεσμένων μονοπαραγώγων, όπως είναι οι κορεσμένες μονοσθενείς αλκοόλες, οι κορεσμένες μονοσθενείς αλδεΰδες, οι κορεσμένες μονοσθενείς κετόνες, τα κορεσμένα μονοκαρβοξυλικά οξέα και τα αλκυλαλογονίδια.

109

ΦΑΣΗ 3 Στη συνέχεια αναζητούμε τα ισομερή (συντακτικά) των αλδεϋδών, των κετονών. Υπενθυμίζουμε ότι οι κορεσμένες μονοσθενείς αλδεϋ-δες και οι κορεσμένες μονοσθενείς κετόνες με τον ίδιο μοριακό τύπο είναι ισομερή ομολόγου σειράς και έχουν το γενικό CνH2νO. Ζητάμε από τους μαθητές να γράψουν τους χημικούς τύπους της αλ-δεϋδομάδας, (CΗ=O) και της κετονομάδας (–C=O) και τους υπεν-θυμίζουμε ότι η ομάδα –CH=O βρίσκεται πάντοτε στη θέση 1 της αν-θρακικής αλυσίδας, ενώ η ομάδα –C=O βρίσκεται πάντοτε σε θέση διαφορετική της 1. Κατόπιν διατηρώντας σταθερή τη χαρακτηριστική ομάδα, τοποθετούμε τα υπόλοιπα άτομα άνθρακα, σχηματίζοντας ό-λες τις δυνατές ανθρακικές αλυσίδες. Αφού γράψουμε τα ισομερή, ζητάμε από τους μαθητές να τα ονομάσουν και να τα κατατάξουν σε ισομερή αλυσίδας, θέσεως και ομολόγου σειράς. Με την ίδια λογική βρίσκουμε τα ισομερή καρβοξυλικά οξέα π.χ. τα οξέα που έχουν μοριακό τύπο C3H7COOH. Στο σημείο αυτό επιση-μάνουμε ότι η -COOH βρίσκεται πάντοτε στη θέση 1 της ανθρακικής αλυσίδας, Αφού βρούμε όλα τα ισομερή, ζητάμε από τους μαθητές να τα ονομάσουν κατά IUPAC και να τα ταξινομήσουν σε ισομερή αλυ-σίδας και, θέσεως.


Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: εύρεση ισομερών με τύπους C4H9Cl, C4H9OH και C3H7COOH. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: εύρεση ισομερών με τύπους C5H11Cl, C5H10O και C4H9COOH, και από τις ασκήσεις του βιβλίου οι 28, 29, 30 και 32.

110

ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1.Παπαχριστοδούλου Ε. κλπ, « Οργανική Χημεία, Γ΄ Λυκείου (Σ2α) », Υπουργείο Παιδείας , Λευκωσία, 1998, σελ.42-47. 2. Μανωλκίδη Κ, Μπέζα Κ, « Ασκήσεις Οργανικής Χημείας », 16η έκδοση, 1986, σελ 62-65. 3.Τσίπης Κ., κ.α «Χημεία Β΄ Ενιαίου Λυκείου γενικής παιδείας », ΟΕΔΒ, 2000, σελ.21-26.

ΦΑΣΗ 2 Παραδείγματα εύρεσης ισο-μερών αλκυλαλογονίδιων και αλκοολών.

ΦΑΣΗ 3 Παραδείγματα εύρεσης ισο-μερών αλδεϋδών – κετονών και καρβοξυλικών οξέων.

ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με το προηγούμενο μάθημα.

111


ΦΑΣΗ 1

Εξηγούμε τι είναι η στοιχειακή ποιοτική και ποσοτική χημική ανάλυ-ση. Διευκρινίζουμε ότι σ' αυτό το επίπεδο θα περιοριστούμε στη με-λέτη ποιοτικού και ποσοτικού προσδιορισμού του C και του Η, παρά το γεγονός ότι πολλές οργανικές ενώσεις περιέχουν και άλλα στοιχεί-α, όπως π.χ. Ν, S.

ΦΑΣΗ 2

Αναπτύσσουμε περιληπτικά τη διαδικασία για την ποιοτική και πο-σοτική ανάλυση του άνθρακα και του υδρογόνου. Για τη γραφή των σχετικών χημικών αντιδράσεων ζητάμε τη βοήθεια των μαθητών (σύνδεση με την ύλη της Α΄ Λυκείου). Στο σημείο αυτό προβάλλεται η σχετική διαφάνεια Δ.1.5.1.

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 27 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Γενικό μέρος οργανικής χημείας 6.5. Ανάλυση των οργανικών ενώσεων

ΣΤΟΧΟΙ

Στο τέλος αυτής της διδακτικής ενότητας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί : • Να αναφέρει τη διαδικασία για την ποιοτική και ποσοτική στοι-χειακή ανάλυση μιας οργανικής ένωσης. • Να προσδιορίζει τον εμπειρικό τύπο μιας οργανικής ένωσης με βάση την ποσοτική ανάλυση. • Να υπολογίζει τη σχετική μοριακή μάζα (Mr) μιας οργανικής ένωσης με ορισμένες μεθόδους. • Να προσδιορίζει το μοριακό τύπο μιας οργανικής ένωσης συν-δέοντας τον εμπειρικό τύπο με τη σχετική μοριακή μάζα της ένω-σης.

112

ΦΑΣΗ 3 Ρωτάμε τους μαθητές τι δείχνει ο εμπειρικός τύπος και περιμένουμε την απάντηση: «την ποιοτική και ποσοτική στοιχειακή σύσταση μιας ένωσης». Αναπτύσσουμε τη μεθοδολογία για τον καθορισμό του εμ-πειρικού τύπου μιας οργανικής ένωσης με βάση τα δεδομένα ποσοτι-κής ανάλυσης. Υποδειγματικά επιλύουμε μια σχετική άσκηση. Τονί-ζουμε ότι με τον εμπειρικό τύπο βρίσκουμε τη μικρότερη ακέραιη αναλογία των ατόμων στο μόριο της ένωσης, αλλά όχι τον ακριβή αριθμό των ατόμων στο μόριο της ένωσης.

ΦΑΣΗ 4 Ρωτάμε τους μαθητές τι δείχνει ο μοριακός τύπος μιας ένωσης (σύν-δεση με την ύλη της Α΄ Λυκείου) και περιμένουμε την απάντηση: «τον ακριβή αριθμό ατόμων των διαφόρων στοιχείων στο μόριο της ένωσης». Αναφέρουμε μερικούς τρόπους υπολογισμού της σχετικής μοριακής μάζας (Μr), όπως για παράδειγμα από το γραμμομοριακό όγκο σε STP συνθήκες ή από τη μάζα ορισμένου όγκου αέριας ένω-σης ή από την πυκνότητα αέριας ένωσης με τη βοήθεια της καταστα-τικής εξίσωσης των αερίων.

ΦΑΣΗ 5 Καθορίζουμε το μοριακό τύπο της ένωσης, συνδέοντας τον εμπειρικό τύπο (που προσδιορίσαμε στη φάση 3) με τη σχετική μοριακή μάζα της ένωσης (που προσδιορίσαμε στη φάση 4). Στη συνέχεια ζητάμε από τους μαθητές να γράψουν και να ονομάσουν τα πιθανά συντακτι-κά ισομερή της ένωσης που προσδιορίσαμε, εφόσον αυτή ανήκει σε μία από τις γνωστές μας ομόλογες σειρές. Τέλος, επισημαίνουμε ότι η ταυτοποίηση της οργανικής ένωσης γίνεται με βάση τη χημική της συμπεριφορά.


Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 45. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 37, 40, 41, 42, 43, 44, 48.

113


ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. Μανωλκίδη Κ, Μπέζα Κ, « Ασκήσεις Οργανικής Χημείας », 16η έκδοση, 1986, σελ 12-22. 2.Τσίπης Κ., κ.α «Χημεία Β΄ Ενιαίου Λυκείου γενικής παιδείας », ΟΕΔΒ, 2000, σελ.27-38.

ΦΑΣΗ 2 Ποιοτική και ποσοτική α-νάλυση του άνθρακα και του υδρογόνου.

ΦΑΣΗ 3 Καθορισμός εμπειρικού τύ-που με βάση τα δεδομένα ποσοτικής ανάλυσης.

Διαφάνεια Δ.1.5.1: Πειραματι-κή διάταξη για τον ποσοτικό προσδιορισμό C και Η.

ΦΑΣΗ 1 Τι είναι η στοιχειακή ποιο-τική και ποσοτική χημική ανάλυση.

ΦΑΣΗ 4 Πειραματικός προσδιορισ-μός της σχετικής μοριακής μάζας.

ΦΑΣΗ 5 Καθορισμός του μοριακού τύπου μιας οργανικής ένω-σης.

114

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ : 28 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ : Κριτήριο αξιολόγησης

Αντικείμενο εξέτασης: ταξινόμηση οργανικών ενώσεων-ομόλογες σειρές-ονοματολογία οργανικών ενώσεων- ισομέρεια- στοιχειακή α-νάλυση οργανικών ενώσεων. Διάρκεια εξέτασης : 45 min ΒΑΘΜΟΛΟΓΗΣΗ: Σύνολο μονάδων 20.

ΘΕΜΑ ΜΟΝΑΔΕΣ 1Α 3 1Β 2 1Γ 2 2Α 3 2Β 2 2Γ 2 3Α 4 3Β 2

ΘΕΜΑ 1 Α . Για τις παρακάτω ερωτήσεις να διαλέξετε τη σωστή απάντηση: 1. Οι οργανικές ενώσεις οι οποίες περιέχουν την ομάδα COOH ο-

νομάζονται: α. βάσεις β. αλδεΰδες γ. οξέα δ. κετόνες.

2. Το τρίτο μέλος της ομόλογης σειράς των αλκινίων έχει το μορια-κό τύπο:

α. C3H4 β. C4H6 γ.C3H6 δ. C3H8.

3. Ο μοριακός τύπος του 2,2 -διμεθυλο-3-εξένιου είναι:

α. C8H18 β. C8H16 γ.C8H14 δ. C7H14O2.

Β. Να δώσετε τις ονομασίες των παρακάτω οργανικών ενώσεων : α. CH3CH2CCH β. CH3CH=CHCH2CH2OH

γ. CH3CH(Cl)-CH(Cl)-CH3 δ.CH3CH2COOH.

115

Γ. Να αντιστοιχίσετε τους αριθμούς της πρώτης στήλης με τα γράμ-ματα της δεύτερης στήλης.

ΣΤΗΛΗ 1 ΣΤΗΛΗ 2 1. αλκένιο α. C4H6 2. αλκοόλη β. C4H10O 3. αλκίνιο γ. C4H8 4. αιθέρας δ. CH4O

ΘΕΜΑ 2 Α. Να δώσετε τρία κοινά χαρακτηριστικά οργανικών ενώσεων που ανήκουν στην ίδια ομόλογη σειρά.

Β. Να γράψετε τους συντακτικούς τύπους και να δώσετε τις ονομασί-ες δύο ισομερών κορεσμένων οργανικών ενώσεων με μοριακό τύπο C3H6O.

Γ. Να εξηγήσετε αν η παρακάτω πρόταση είναι σωστή ή λανθασμένη: Οι άκυκλες ενώσεις με μοριακό τύπο C5H12 είναι τέσσερις.

ΘΕΜΑ 3. Η στοιχειακή ανάλυση μιας ένωσης έδωσε τα εξής αποτελέσματα: α) αποτελείται από C, H και Br. β) με καύση 9,4 g αυτής προκύπτουν 4,4 g CO2. γ) 18,8 g αυτής περιέχουν 16 g βρωμίου. δ) η σχετική μοριακή μάζα (Mr) της ένωσης αυτής είναι 188. Να βρείτε: Α) το μοριακό τύπο της ένωσης. Β) τους δυνατούς συντακτικούς τύπους και τις ονομασίες τους. Δίνονται οι σχετικές ατομικές μάζες (Ar) για τα στοιχεία: C: 12, H: 1, Br: 80 και Ο: 16.

116

7. ΒΙΟΜΟΡΙΑ ΚΑΙ ΑΛΛΑ ΜΟΡΙΑ

117

118


ΦΑΣΗ 1 Αρχικά γίνεται μια γενική αναφορά σε ενώσεις μονομερείς και πο-λυμερείς οι οποίες παίζουν βασικό ρόλο στη φυσιολογία του οργα-νισμού αλλά και στην τεχνολογία. Πληροφορούμε τους μαθητές ότι θα ασχοληθούμε στις επόμενες διδακτικές ενότητες με τις βασικές θρεπτικές (και όχι μόνο) ουσίες, δηλαδή τα σάκχαρα, τα λίπη και τις πρωτεΐνες. Επίσης θα γίνει λόγος για τα πολυμερή, γνωστά σαν πλαστικά τα οποία κυριαρχούν στην τεχνολογία.

ΦΑΣΗ 2 Εξηγούμε τι είναι οι υδατάνθρακες ή σάκχαρα, αναφερόμενοι αρχι-κά στην προέλευση της ονομασίας τους και δίνοντας αμέσως μετά τον ορισμό τους. Ταξινομούμε τους υδατάνθρακες σε μονοσακχα-ρίτες ή απλά σάκχαρα, δισακχαρίτες και πολυσακχαρίτες και δίνου-νε χαρακτηριστικά παραδείγματα σε κάθε περίπτωση.

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 29ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Βιομόρια και άλλα μόρια. 7.1 Υδατάνθρακες.

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπο-ρεί: Να αναφέρει ορισμένες μονομερείς και πολυμερείς ενώσεις που έχουν βιολογικό και τεχνολογικό ενδιαφέρον. Να ταξινομεί τους υδατάνθρακες ανάλογα με τον αριθμό των α-τόμων άνθρακα και την χαρακτηριστική τους ομάδα. Να αναφέρει τις χημικές, βιολογικές και φυσιολογικές δράσεις και ιδιότητες ορισμένων υδατανθράκων.

119


ΦΑΣΗ 3 Αναφέρουμε τις χημικές ιδιότητες των υδατανθράκων δίνοντας έμ-φαση στον αναγωγικό τους χαρακτήρα ο οποίος οφείλεται κυρίως στην παρουσία της CH=O. Διακρίνουμε τα σάκχαρα σε ανάγοντα και μη ανάγοντα και δίνουμε χαρακτηριστικά παραδείγματα σε κά-θε περίπτωση. Υπενθυμίζουμε στους μαθητές τα ήπια οξειδωτικά μέσα (π.χ. αντιδραστήρια Fehling και Tollens) με βάση τα οποία μπορούν να ταυτοποιηθούν οι μονοσακχαρίτες που έχουν αναγωγι-κές ιδιότητες.

Προτεινόμενες ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 58, 60, 61. Προτεινόμενες ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 55, 57, 62.

Διακρίνουμε τους μονοσακχαρίτες ανάλογα με την χαρακτηριστική τους ομάδα σε αλδόζες (περιέχουν αλδεϋδομάδα) ή κετόζες (περιέ-χουν κετονομάδα). Εξηγούμε ότι η ταξινόμηση των μονοσακχαρι-τών μπορεί να γίνει με βάση τον αριθμό των ατόμων άνθρακα που έχει η ένωση π.χ. πεντόζες, εξόζες κλπ. Δίνονται χαρακτηριστικά παραδείγματα και αναγράφουμε τους συντακτικούς τύπους των σακχάρων. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ.5.1.1.

ΦΑΣΗ 4 Τέλος αναφέρουμε τη φωτοσύνθεση σαν την διαδικασία παραγωγής των υδατανθράκων κάνοντας ιδιαίτερη αναφορά στην κυτταρίνη. Επίσης δίνεται η θρεπτική αξία και η διαδικασία μεταβολισμού ο-ρισμένων υδατανθράκων.

120


1.Eisner W., et al «Elemente Chemie I», Ernst Klett Verlang, pag. 276-279. 2.Brown T. L., LeMay H. E., Bursten B. E., «Chemistry the Central Science», Prentice- Hall, 7th Edition, 1997, pag. 962-966. 3. Hill J.W., Kolb D. K. «Chemistry for Changing Times » Prentice- Hall, 8th Edition, 1998, pag. 425-427. 4. Γεωργιάδου Τ., Καφετζόπουλος Κ., Προβής Ν., Σπυρέλης, Ν., Χη-νιάδης Δ., «Χημεία Γ΄ Γυμνασίου Βιβλίο Μαθητή», εκδ. ΟΕΔΒ, Αθήνα σελ. 107-115. 5. Γεωργιάδου Τ., Καφετζόπουλος Κ., Προβής Ν., Σπυρέλης, Ν., Χη-νιάδης Δ., «Χημεία Γ΄ Γυμνασίου Βιβλίο Καθηγητή», εκδ. ΟΕΔΒ, Αθήνα.σελ. 190-201.

ΦΑΣΗ 2 Ταξινόμηση υδατανθράκων- μονοσακχαριτών.

ΦΑΣΗ 3 Χημική συμπεριφορά μονο-σακχαριτών.

Διαφάνεια Δ.5.1.1: Μορια-κό μοντέλο της γλυκεριναλ-δεΰδης.

ΦΑΣΗ 1 Εισαγωγή. Μεγαλομόρια με μεγάλη βιολογική και τεχνολογική σημασία.

ΦΑΣΗ 4 Φωτοσύνθεση και μεταβο-λισμός των υδατανθράκων.

121


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 30 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Βιομόρια και άλλα μόρια. 7.2 Λίπη, έλαια και σάπωνες.

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπο-ρεί: Να ορίζει τα λιπίδια ως τα προϊόντα εκχύλισης ζωικών ή φυτικών ιστών και να εξηγεί ότι η εκχύλιση είναι μια διαδικασία εκλεκτικής διάλυσης. Να αναγράφει τους τύπους των κυριοτέρων τριγλυκεριδίων και να γράφει τη χημική εξίσωση της αντίδρασης υδρόλυσης και σαπωνο-ποίησης αυτών. Να ερμηνεύει την απορρυπαντική δράση των σαπουνιών και των συνθετικών απορρυπαντικών. Να αναφέρει τα μειονεκτήματα και τα πλεονεκτήματα των σαπο-υνιών έναντι των συνθετικών απορρυπαντικών.

ΦΑΣΗ 1 Περιγράφουμε την εκχύλιση ως μια διεργασία διαχωρισμού ή απο-μόνωσης ορισμένων συστατικών από ένα μίγμα η οποία βασίζεται στην εκλεκτική διαλυτοποίηση ενός ή περισσοτέρων συστατικών του μίγματος με βοήθεια κάποιου διαλύτη. Ορίζουμε τα λιπίδια ως προϊόντα εκχύλισης ζωικών ή φυτικών ιστών και αναφέρουμε τα κυριότερα από αυτά, εστιάζοντας την προσοχή μας στα τριγλυκερί-δια που είναι εστέρες της γλυκερίνης (1,2,3-προπανοτριόλης) με ανώτερα καρβοξυλικά οξέα (λιπαρά οξέα). Στο σημείο αυτό προ-βάλλουμε τη διαφάνεια Δ.5.2.1., όπου απεικονίζονται τα μοριακά προσομοιώματα ορισμένων λιπαρών οξέων. Τέλος , επισημαίνουμε ότι τα τριγλυκερίδια διακρίνονται σε λίπη και έλαια ανάλογα με τη φυσική τους κατάσταση και σύσταση.

122


ΦΑΣΗ 2 Εξηγούμε ότι η σαπωνοποίηση βασίζεται στην αλκαλική υδρόλυση τριγλυκεριδίων με ΝαΟΗ ή ΚΟΗ και η οποία οδηγεί στην παρα-γωγή σαπουνιών, δηλαδή σε άλατα ανώτερων καρβοξυλικών οξέων. Επισημαίνουμε ότι στα σαπούνια προστίθενται χρωστικές και αρω-ματικές ουσίες, ώστε να αποκτήσουν το επιθυμητό χρώμα και την επιθυμητή οσμή. Ερμηνεύουμε διεξοδικά την απορρυπαντική δράση των σαπουνιών, αφού προηγουμένως εξηγήσουμε τι είναι κολλοει-δές σύστημα, τι είναι επιφανειακή τάση και ποιο είναι το υδρόφοβο και το υδρόφιλο τμήμα μιας ένωσης (π.χ. ενός καρβοξυλικού άλα-τος). Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ.5.2.2., όπου απεικονίζεται η απορρυπαντική δράση των σαπουνιών.

Προτεινόμενες ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 65, 66, 67. Προτεινόμενες ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 69, 72.

ΦΑΣΗ 3 Εξηγούμε τη σύσταση των συνθετικών απορρυπαντικών. Ρωτάμε τους μαθητές να αναφέρουν ένα σημαντικό πλεονέκτημα των συν-θετικών απορρυπαντικών έναντι των σαπώνων, πέρα από το γεγο-νός ότι αυτά παρασκευάζονται από μη βρώσιμες ύλες και περιμένο-υμε την απάντηση: «λειτουργούν το ίδιο καλά και σε σκληρό νερό το οποίο έχει μεγάλη περιεκτικότητα σε ιόντα π.χ. Ca2+, Mg2+, Fe2+ και Fe3+». Στη συνέχεια ζητάμε από τους μαθητές να δικαιολογήσο-υν τη συμπεριφορά αυτή των απορρυπαντικών και περιμένουμε την απάντηση: «τα άλατα των αλκυλοσουλφονικών και όξινων θειικών αλκυλίων με Ca, Mg και Fe είναι διαλυτά στο νερό και συνεπώς τα συνθετικά απορρυπαντικά παραμένουν ενεργά και σε περιβάλλον σκληρού νερού». Τελειώνουμε με τη βιολογική δράση των λιπών και ελαίων, τον τρόπο μεταβολισμούς τους και τη θρεπτική τους αξία.

123


1.Eisner W., et al «Elemente Chemie I», Ernst Klett Verlang, pag. 294-305. 2.Brown T. L., LeMay H. E., Bursten B. E., «Chemistry the Central Science», Prentice- Hall, 7th Edition, 1997, pag. 953-955. 3. Hill J.W., Kolb D. K. «Chemistry for Changing Times » Prentice- Hall, 8th Edition, 1998, pag. 482-491. 4. Γεωργιάδου Τ., Καφετζόπουλος Κ., Προβής Ν., Σπυρέλης, Ν., Χη-νιάδης Δ., «Χημεία Γ΄ Γυμνασίου Βιβλίο Μαθητή», εκδ. ΟΕΔΒ, Αθήνα σελ. 125-131. 5. Γεωργιάδου Τ., Καφετζόπουλος Κ., Προβής Ν., Σπυρέλης, Ν., Χη-νιάδης Δ., «Χημεία Γ΄ Γυμνασίου Βιβλίο Καθηγητή», εκδ. ΟΕΔΒ, Αθήνα.σελ. 214-224.

ΦΑΣΗ 2 Σαπούνια και η απορρυπαν-τική τους δράση.

ΦΑΣΗ 3 Συνθετικά απορρυπαντικά.

Διαφάνεια Δ.5.2.2: Διαγ-ραμματική απεικόνιση της απορρυπαντικής δράσης των σαπουνιών..

ΦΑΣΗ 1 Λίπη και Έλαια.

Διαφάνεια Δ.5.2.1: Μορια-κά προσομοιώματα λιπαρών οξέων.

124


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 31 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Βιομόρια και άλλα μόρια. 7.3 Αμινοξέα - Πρωτεΐνες

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπο-ρεί: Να αναγνωρίζει τα διάφορα είδη βιοπολυμερών και το ρόλο του καθενός. Να ορίζει τις πρωτεΐνες και να αντιλαμβάνεται τον ποικιλόμορφο ρόλο τους. Να αναγνωρίζει ότι ο πεπτιδικός δεσμός αποτελεί τη βάση για τη δημιουργία των πολυαμιδίων και ότι οι πρωτεΐνες είναι πολυαμίδια προερχόμενα από τη συμπύκνωση 20-22 αμινοξέων. Να συσχετίζει την πρωτογενή δομή μιας πρωτεΐνης με το βιολογι-κό ρόλο αυτής.

Να γράφει την αντίδραση ποσοτικού προσδιορισμού των αμινο-ξέων μιας πρωτεΐνης τους και να περιγράφει τη χημική και φυσιο-λογική δράση των πρωτεϊνών.

ΦΑΣΗ 1 Εξηγούμε ότι τα λεγόμενα βιοπολυμερή κατατάσσονται σε τρεις κυρίως κατηγορίες: τους πολυσακχαρίτες, τις πρωτεΐνες και τα πυ-ρηνικά ή νουκλεϊνικά οξέα. Εστιάζουμε το ενδιαφέρον μας στις πρωτεΐνες μιλώντας για την ποικιλία των αποστολών τους άρα και μορφών τους. Δίνουμε παραδείγματα πρωτεϊνών Μιλάμε για αντιδράσεις πολυμερισμού δίνοντας έμφαση στη συμ-πύκνωση. Ως παράδειγμα φέρνουμε τη δημιουργία του πεπτιδικού δεσμού ορίζοντας ταυτόχρονα τις πρωτεΐνες σαν πολυαμίδια.

125


ΦΑΣΗ 2 Αναφερόμαστε στην πρωτογενή δομή των πρωτεϊνών η οποία συσ-χετίζεται με την αλληλουχία των αμινοξέων κατά μήκος της πρωτε-ϊνικής αλυσίδας της πρωτεΐνης και η οποία έχει καθοριστική σημα-σία για το βιολογικό ρόλο που διαδραματίζει η πρωτεΐνη. Παραθέτουμε ορισμένες χαρακτηριστικές χημικές ιδιότητες των πρωτεϊνών, όπως είναι η υδρόλυση που οδηγεί σε μίγμα αμινοξέων. Επισημαίνουμε ότι από τις φυσικές πρωτεΐνες μπορούν να προκύ-ψουν 22 διαφορετικά αμινοξέα. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ.5.3.1, όπου απεικονίζεται σε πίνακα η χημική δομή των αμινοξέων, καθώς και οι ονομασίες αυτών. Ζητάμε από τους μαθη-τές να αναγνωρίσουν στον πίνακα μερικά από τα αμινοξέα που έχο-υν διδαχτεί στη βιολογία. Στη συνέχεια αναφέρουμε την αντίδραση πολλών αμινοξέων με νιτρώδες οξύ που δίνει αέριο Ν2 (μέθοδος Van Slyke για τον ποσοτικό προσδιορισμό αμινοξέων). Εξηγούμε ότι βασική προϋπόθεση για να γίνει η προηγούμενη αντίδραση είναι να περιέχει το αμινοξύ στο μόριό του μία πρωτοταγή αμινομάδα.

Προτεινόμενες ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 48, 49, 52. Προτεινόμενες ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 50, 53, 54.

ΦΑΣΗ 3 Αναφέρουμε τον πολύπλευρο βιολογικό ρόλο των πρωτεϊνών. Οι πρωτείνες υδρολύονται παρουσία ενζύμων προς πεπτίδια ή αμινο-ξέα. Από τα αμινοξέα αυτά συντίθενται άλλες πρωτεΐνες. Ως δομι-κές πρωτεΐνες σχηματίζουν ιστούς, μαλλιά, νύχια κλπ. Ως λειτουρ-γικές πρωτεΐνες σχηματίζουν τα ένζυμα, τις ορμόνες και τα αντισώ-ματα. Επίσης αν το ενεργειακό ισοζύγιο ενός οργανισμού είναι αρ-νητικό, τότε οι πρωτεΐνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν δευτερευ-όντως για την παραγωγή ενέργειας πέρα από τους υδατάνθρακες και τα λίπη.

126


1.Eisner W., et al «Elemente Chemie I», Ernst Klett Verlang, pag. 286-289. 2.Brown T. L., LeMay H. E., Bursten B. E., «Chemistry the Central Science», Prentice- Hall, 7th Edition, 1997, pag. 956-961. 3. Hill J.W., Kolb D. K. «Chemistry for Changing Times » Prentice- Hall, 8th Edition, 1998, pag. 432-434. 4. Bάρβογλης Α., «Χημείας Απόσταγμα », εκδ. τροχαλία, 1992, σελ. 153-155.

ΦΑΣΗ 2 Χημικές ιδιότητες πρωτεϊ-νών.

ΦΑΣΗ 3 Βιολογικός ρόλος των πρω-τεϊνών.

Διαφάνεια Δ.5.3.1: Τα αμι-νοξέα των πρωτεϊνών

ΦΑΣΗ 1 Οι πρωτεΐνες είναι πολυ-αμίδια

127


ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 32 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Βιομόρια και άλλα μόρια. 7.4 Πολυμερή ( ή πλαστικά)

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπο-ρεί: Να ορίζει τους δυο βασικούς τύπους αντιδράσεων πολυμερισμού δηλαδή τον πολυμερισμό προσθήκης και τον πολυμερισμό συμπύκ-νωση και να δίνει από ένα απλό παράδειγμα σε κάθε περίπτωση. Να ορίζει και να διακρίνει τα πολυμερή ανάλογα με την σύστασή τους και τις ιδιότητές τους κυρίως απέναντι στην θερμότητα. Να αναφέρει τις ιδιότητες των πολυμερών προσθήκης και από τι αυτές εξαρτώνται.. Να ορίζει τα πολυμερή συμπύκνωσης δίνοντας από ένα παράδειγ-μα πολυαμιδίου, πολυεστέρα και πολυουρεθάνης. Για κάθε περίπ-τωση να αναφέρει τις ιδιότητες και εφαρμογές των πολυμερών αυ-τών.

ΦΑΣΗ 1 Στην πρώτη αυτή φάση δίνουμε τον ορισμό των πολυμερών και πα-ραθέτουμε τις δύο βασικές αντιδράσεις παραγωγής τους τη σύνθεση ή προσθήκη και τη συμπύκνωση. Δίνουμε από ένα παράδειγμα για κάθε περίπτωση π.χ. για τα πολυμερή συμπύκνωσης αναφέρουμε τα πολυαμίδια. Στην συνέχεια ταξινομούμε τα πολυμερή ανάλογα με την προέλευ-σή ( βιοπολυμερή, συνθετικά και τεχνητά πολυμερή), τη δομή τους και τη συμπεριφορά τους απέναντι στην θέρμανση (θερμοστατικά και θερμοπλαστικά) και τις ιδιότητές τους γενικά

128


ΦΑΣΗ 2 Εξηγούμε ποια είναι τα πολυμερή προσθήκης δίνοντας την αντίδ-ραση παρασκευής του πολυαιθυλένιου. Με την ίδια λογική γράφο-υμε τις χημικές εξισώσεις παρασκευής του πολυβινυλοχλωριδίου, του πολυπροπυλένιου, του πολυακρυλονιτρίλίου και του πολυτετ-ραφθοροαιθυλενίου. Τονίζουμε τις ιδιότητες, τις εμπορικές ονομα-σίες και τις σημαντικότερες εφαρμογές για καθένα από τα πολυμε-ρή που αναφέραμε. Με βάση το πολυαιθυλένιο τονίζουμε το ρόλο της στερεοχημικής δομής πάνω στις ιδιότητες των πολυμερών και το ρόλο του κατα-λύτη πάνω στη δομή και τις ιδιότητες τους.

Προτεινόμενες ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 35, 37, 38. Προτεινόμενες ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 40, 41, 44, 47.

ΦΑΣΗ 3 Εξηγούμε ποια είναι τα πολυμερή συμπύκνωσης δίνοντας έμφαση στα πολυαμίδια και ιδιαίτερα στο « Nylon » (υπάρχει και σχετική εργαστηριακή άσκηση γι 'αυτό). Συνεχίζουμε με τους πολυεστέρες π.χ. ο πολυαιθυλένοτερεφθαλικός πολυεστέρας, τις πολυουρεθάνες και τα πολυμερή φορμαλδεΰδης – φαινόλης π.χ. ο βακελίτης. Στο σημεία αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ.5.4.1.

ΦΑΣΗ 4 Αναφέρουμε τα κυριότερα είδη υφάνσιμων ινών: τις φυσικές (ο αμίαντος από τις ανόργανες, βαμβάκι, λινάρι, η κάνναβη από φυτι-κές και το μετάξι από ζωικές), τις τεχνητές (όπως αναγεννημένη κυτταρίνη ,φυτική και καζεΐνη του γάλακτος ζωική) και τις συνθε-τικές (πολυαμίδια, πολυεστέρες, κ.λ.π.). Επισημαίνουμε τα πλεο-νεκτήματα και τα μειονεκτήματα των φυσικών έναντι των συνθετι-κών- τεχνιτών ινών.

129


1.Daub G. W., Seese W.S., «Basic Chemistry », Prentice- Hall, 7th Edition, 1996, pag. 525-527. 2.Brown T. L., LeMay H. E., Bursten B. E., «Chemistry the Central Science», Prentice- Hall, 7th Edition, 1997, pag. 428-437. 3. Hill J.W., Kolb D. K. «Chemistry for Changing Times » Prentice- Hall, 8th Edition, 1998, pag. 251-275. 4. Bάρβογλης Α., «Χημείας Απόσταγμα », εκδ. τροχαλία, 1992, σελ. 223-232. 5. Γεωργιάδου Τ., Καφετζόπουλος Κ., Προβής Ν., Σπυρέλης, Ν., Χη-νιάδης Δ., «Χημεία Γ΄ Γυμνασίου Βιβλίο Μαθητή», εκδ. ΟΕΔΒ, Αθήνα σελ. 94-97.

ΦΑΣΗ 2 Πολυμερή προσθήκης.

ΦΑΣΗ 3 Πολυμερή συμπυκνώσεως.

Διαφάνεια Δ.5.4.1: Χημική δομή βακελίτη.

ΦΑΣΗ 1 Πολυμερή. Εισαγωγή.

ΦΑΣΗ 4 Υφάνσιμες ίνες.

ΦΑΣΗ 1 συζήτηση πριν το εργαστήριο

Συζήτηση πριν το εργαστήριο Κατ' αρχάς επειδή το πείραμα είναι χρονοβόρο καλό είναι να χω-ριστούν οι μαθητές σε ομάδες των τριών ατόμων και κάθε ομάδα να μελετήσει ένα από τους παράγοντες που επηρεάζουν τη διαλυτότη-τα. Στο τέλος οι ομάδες μπορούν να συγκρίνουν και να συνδυάζουν τα αποτελέσματά τους, ώστε να έχουν πλήρη εικόνα του πειράμα-τος. Από άποψη χειρισμών και οργάνων το πείραμα χρειάζεται μια κοινή διήθηση και μια εξάτμιση μέχρι ξηρού. Για την πρώτη χρησιμοποι-είστε έτοιμους ηθμούς και χωνί ταχείας διήθησης, με μακρύ στέλε-χος. Η δεύτερη κανονικά γίνεται σε ατμόλουτρο (το οποίο έχει προετοιμαστεί πολύ πριν την εργαστηριακή ώρα ώστε να είναι έτοι-μο). Επειδή η εξάτμιση με ατμόλουτρο απαιτεί πολύ χρόνο προτεί-νεται η εξάτμιση να γίνει με μικρή φλόγα Πάντως το ατμόλουτρο μπορεί να ρυθμιστεί κατάλληλα, ώστε να χρησιμοποιηθεί για τη φάση μέτρησης της διαλυτότητας στους 60 οC, αντί του προτεινό-μενου από τον οδηγό υδρόλουτρου.


ΠΕΙΡΑΜΑ 1

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Παράγοντες που επηρεάζουν τη δια-λυτότητα

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ενότητας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί να: διακρίνει την έννοια του διαλύματος από τη φυσική κατάσταση του διαλυμένου σώματος π.χ. το NaCl(aq) από NaCl(l). υπολογίζει τη διαλυτότητα ενός στερεού στο νερό και την ταχύ-τητα διάλυσης του. εκθέτει τα αποτελέσματα του προσδιορισμού της διαλυτότητας μιας ουσίας σε συνάρτηση με τη θερμοκρασία π.χ. με μια γραφική παράσταση.

ΦΑΣΗ 2 εκτέλεση -προφυλάξεις-επισημάνσεις

ατομικό ή ομαδικό Όπως αναφέρθηκε ήδη γίνεται καταμερισμός των μεγεθών που θα μετρηθούν σε ομάδες εργασίας.

όργανα - αντιδραστήρια Το πιο χρονοβόρο κομμάτι του πειράματος είναι η μέτρηση της δια-λυτότητας σε δύο θερμοκρασίες. Ήδη προτάθηκε η ρύθμιση πριν την εργαστηριακή ώρα ενός ατμόλουτρου στη θερμοκρασία 60 oC. Για την εξάτμιση μέχρι ξηρού του διαλύματος επιλέξτε μια κάψα με διάμετρο 12 cm της οποία το βάρος είναι γνωστό με ακρίβεια δεύ-τερου δεκαδικού ψηφίου. Χρησιμοποιείστε μικρή ποσότητα νερού π.χ. 20 mL και διαλύστε μεγάλη ποσότητα ζάχαρης π.χ. 100 g, κα-θώς η διαλυτότητα της ζάχαρης στο νερό έχει υψηλή τιμή.

προφυλάξεις Προσοχή στο άναμμα του λύχνου ή όποιας άλλης θερμαντικής διά-ταξης. Θυμίζουμε στους μαθητές ότι ένα πυρωμένο γυαλί π.χ. ποτή-ρι ζέσεως δε διαφέρει οπτικά σε τίποτα από ένα κρύο γυαλί. Καλό είναι επίσης οι μαθητές να φορούν προστατευτικά γυαλιά, προφύ-λαξη που είναι γενική και τείνει να γίνει υποχρεωτική σε όλα τα εργαστήρια.

βοήθεια - υποδείξεις Το πείραμα δίνει μια ευκαιρία στους μαθητές να καταλάβουν τη διαφορά μεταξύ διάλυσης και τήξης. Πολλοί μαθητές πιστεύουν ότι η ζάχαρη π.χ. όταν διαλύεται λιώνει. Εξηγήστε την διαφορά, με βά-ση την απομόνωση της διαλυμένης ουσίας που επιτυγχάνεται με εξάτμιση του διαλύματος. Η αύξηση της διαλυτότητας των στερεών με την θερμοκρασία είναι ένα επίσης σημείο στο οποίο δεν χωρά γενίκευση. Από τις καμπύλες διαλυτότητας- θερμοκρασίας δείξτε ένα αντίθετο παράδειγμα Αντίθετα η αύξηση της επιφάνειας επαφής με την ανάδευση ή την κοκκομετρία είναι παράγοντας που έχει καθολική ισχύ. Χρησιμοποιείστε το πείραμα για να εισάγεται και τους μη υδατικούς διαλύτες ή την εξάρτηση της διαλυτότητας από την φύση του δια-λύτη (πειραματιστείτε π.χ. με διαλυτότητα της ζάχαρης σε πετρέλα-ιο ή οινόπνευμα στα οποία είναι πρακτικά αδιάλυτη).

χρόνος απαιτούμενος Περί τα 40 min για κάθε μετρούμενη παράμετρο.

ΦΑΣΗ 3 συζήτηση μετά το πείραμα συζήτηση μετά το εργαστήριο Εδώ η συζήτηση οδηγείται στην εξαγωγή κάποιων κανόνων σχετικά με τη διαλυτότητα. Εκείνο που πρέπει να τονιστεί είναι ότι οι κανό-νες αυτοί προκύπτουν από πειραματικά δεδομένα. Μπορεί βέβαια να γίνει υπαινιγμός και για θεωρητική πρόβλεψη, όμως δεν υπάρχει το απαραίτητο υπόβαθρο. Ο ορισμός του κορεσμένου διαλύματος μπορεί να δοθεί μια και το διάλυμα ζάχαρης που διηθούμε είναι ένα κορεσμένο διάλυμα (διάλυμα σε επαφή με περίσσεια ζάχαρης). Χρειάζεται βέβαια ιδιαίτερη προσοχή στην επιλογή των εννοιών που χρησιμοποιούμε στη φάση αυτή μια και η έννοια της ισορροπί-ας δεν έχει ακόμη διδαχθεί. Κάντε τη σύγκριση της εξάρτησης της διαλυτότητας από τη θερμοκρασία των στερεών και των αερίων. Στη συνέχεια ρωτήστε τους μαθητές «Γατί σχηματίζονται φυσαλί-δες σ’ ένα θερμαινόμενο ποτήρι νερό (πολύ πριν το σ.β); ».

παρουσίαση των αποτελεσμάτων Η διαλυτότητα της ζάχαρης αυξάνει γενικά με την αύξηση της θερ-μοκρασίας. Γενικά 1 g νερό διαλύει 2,5 g ζάχαρης στους 0 oC και 4,5 g στους 100 oC ( περίπου 3 g στους 60 οC). Ένα κορεσμένο διά-λυμα στους 50 οC είναι 72,25 % w/w και 76,22% w/w στους 70 οC.

Τα μεγέθη αυτά μπορείτε να τα χρησιμοποιήσετε για να δώσετε την έννοια της ακρίβειας ως τη συμφωνία των αποτελεσμάτων των μα-θητών με βιβλιογραφικά δεδομένα και σταθερές. Με σύγκριση των αποτελεσμάτων ομάδων που εκτελούν το ίδιο πείραμα μπορείτε να εισάγετε την έννοια της αναπαραγώγησης ως το βαθμό συμφωνίας των αποτελεσμάτων μεταξύ τους.

προεκτάσεις του πειράματος Δώστε τον παρακάτω πίνακα που δείχνει την περιεκτικότητα w/w κορεσμένων διαλυμάτων ζάχαρης σε διάφορες θερμοκρασίες θερμο/ία οC 10 20 30 50 70 100 περιεκτ/τα 64,18 65,58 67,09 72,25 76,22 82,97 Ζητήστε από τους μαθητές να κάνουν μια γραφική παράσταση με βάση τον πίνακα αυτό. Ένα πρόσθετο πείραμα είναι ο προσδιορισμός της διαλυτότητας της ζάχαρης σε καθαρό οινόπνευμα (είναι πρακτικά αδιάλυτη). Ε-πίσης ρωτήστε τους μαθητές αν το διάλυμα ζάχαρης στο νερό είναι μοριακό ή ιοντικό, μια και έχει προηγηθεί η θεωρία γύρω από τα μόρια και ιόντα.


Το θέμα παρουσιάζει δυσκολίες μια και οι μαθητές ναι μεν έχουν πρόσφατα διδαχθεί το ατομικό πρότυπο του Bohr με τις επιτρεπτές ενεργειακές στάθμες και τροχιές, αλλά δεν γνωρίζουν τις θεωρίες γύρω από το φως και την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, τα φωτό-νια, τη συχνότητα ακτινοβολίας και το μήκος κύματος. Γενικότερα δεν έχουν τη απαραίτητη θεωρητική κάλυψη γύρω από τη θεωρία των κβάντα του Plank. Σχεδιάζουμε στον πίνακα ένα ατομικό πρότυπο κατά Bohtr και ση-μειώνουμε μερικά πιθανά άλματα ηλεκτρονίων τόσο για τη διέγερ-ση όσο και για την εκπομπή - αποδιέγερση-, αντιστοιχώντας αυτά με φωτόνια ορισμένου «χρώματος» ή καλύτερα μήκους κύματος. Στη συνέχεια η συζήτηση στρέφεται για τη θερμοκρασία της φλό-γας η οποία ανάλογα με την πηγή που έχουμε μπορεί να φτάσει το-υς 700 oC για τους λύχνους Bunsen ή λιγότερο για τους λύχνους υγραερίου (camping gas).


ΠΕΙΡΑΜΑ 2

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Πυροχημική ανίχνευση μετάλλων

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ενότητας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί να: προσδιορίζει ποιοτικά μέσα από το χρώμα της φλόγας ορισμένα μέταλλα. αναγνωρίζει ότι η φασματοσκοπία είναι μία βασική μέθοδος για την πειραματική διερεύνηση της ατομικής δομής των στοιχείων. αναφέρει τι είναι το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα και ποια είναι η ορατή του περιοχή.

ΦΑΣΗ 2 εκτέλεση -προφυλάξεις-επισημάνσεις ατομικό ή ομαδικό πείραμα Το πείραμα είναι ατομικό. όργανα - αντιδραστήρια Αν δεν υπάρχουν αρκετά σύρματα λευκόχρυσου χρησιμοποιείστε σύρματα από χρωμονικελίνη - την αντίσταση που χρησιμοποιείται στις ηλεκτρικές σόμπες -. Προμηθευτείτε τους οπτικούς ηθμούς - κοινώς φίλτρα - όπως π.χ. την κυανή ύαλο του κοβαλτίου η οποία απορροφά μόνο το κίτρινο χρώμα (καλύτερα μήκη κύματος από 520 -620 nm). Έτσι μπορείτε π.χ. να ανιχνεύσετε Κ παρουσία Νa. προφυλάξεις Οι συνήθεις προφυλάξεις κατά τη χρήση λύχνου. Οι μαθητές να φορούν προστατευτικά γυαλιά. βοήθεια - υποδείξεις Η πυροχημική ανίχνευση και γενικότερα η ανίχνευση των στοιχεί-ων μέσα από τα φάσματα εκπομπής τους είναι μια πολύ ευαίσθητη μέθοδος. Έτσι για παράδειγμα είναι δυνατόν να ανιχνευθεί νάτριο σε ποσότητες της τάξης των 10-9 g. Μάλιστα για τα αλκάλια αυτό είναι πολύ σημαντικό, καθώς ο υγροχημικός τους προσδιορισμός δεν είναι απλός και απαιτεί ειδικά αντιδραστήρια. Η πρώτη σειρά πειραμάτων (με τα άλατα του νατρίου) δείχνει ότι το φάσμα εκπομπής είναι ανεξάρτητο του ανιόντος και καθορίζεται από τη φύση του μετάλλου, δηλαδή το νάτριο που είναι το κοινό χαρακτηριστικό των εξεταζομένων αλάτων. Η μοναδικότητα του φάσματος κάθε στοιχείου προκύπτει από την ατομική ηλεκτρονιακή του δομή π.χ. Νa (K=2, L=8, M=1) και Κ (K=2, L=8, M=8, N=1). Αυτή καθορίζει την ενέργεια κάθε ηλεκ-τρονίου άρα και τις μεταβολές της κατά την προσφορά ενέργειας. χρόνος απαιτούμενος Περί τα 30 min για το πειραματικό μέρος.

ΦΑΣΗ 3 συζήτηση μετά το πείραμα συζήτηση μετά το εργαστήριο Μπορεί κανείς να ξεκινήσει τη συζήτηση με το ερώτημα «Γιατί η ανίχνευση με φλόγα γίνεται μόνο για τα λεγόμενα ελαφρά στοιχεί-α;». Εδώ μπορούμε να μιλήσουμε και για άλλες πηγές ενέργειας, όπως είναι η φλόγα με ακετυλένιο (ασετιλίνη), με υδρογόνο (οξυ-υδρική φλόγα), το βολταϊκό τόξο και τον ηλεκτρικό σπινθήρα. Να επισημάνουμε ότι οι παραπάνω πηγές ενέργειας δίνονται με αύξου-σα προσφορά ενέργειας και χρησιμοποιούνται για τη διέγερση βα-ρύτερων στοιχείων. Το δεύτερο ερώτημα είναι «Τι γίνεται στην περίπτωση μιγμάτων; (που είναι και η πιο συνηθισμένη περίπτωση), Τι χρώμα παίρνει η φλόγα;». Εδώ η απάντηση είναι ότι το κάθε στοιχείο συμπεριφέρε-ται ανεξάρτητα της παρουσίας των άλλων, δίνοντας τελικά ένα σύνθετο, μικτό, ακαθόριστο χρώμα στη φλόγα, κάνοντας έτσι την ανίχνευση με γυμνό οφθαλμό αδύνατη. Τώρα μπορούμε να μιλήσο-υμε για φίλτρα, πρίσματα, φασματοσκόπια και ακόμα καλύτερα για φασματογράφους, όπου καταγράφεται σε φωτογραφική πλάκα το φάσμα εκπομπής. Με βάση το φάσμα αυτό γίνεται ποιοτικός αλλά και ποσοτικός προσδιορισμός των στοιχείων. παρουσίαση των αποτελεσμάτων Τα αποτελέσματα είναι απλά ποιοτικά και γίνεται μόνο αναφορά του χρώματος. Ενδεικτικά μπορεί κανείς να αναφέρει την ένταση της φλόγας ως μέτρο της ποσότητας του άλατος - καλύτερα του ιόν-τος -. προεκτάσεις του πειράματος Ζητήστε από τους μαθητές να ψάξουν τη βιβλιογραφία και να φέ-ρουν εικόνες από τα γραμμικά φάσματα εκπομπής διαφόρων στοι-χείων. Επίσης το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα και οι διάφορες περιοχές του είναι ένα ενδιαφέρον πεδίο μελέτης. Ως ακραία περίπτωση προσφοράς ενέργειας αναφέρετε την περίπ-τωση του πλάσματος, όπου επικρατεί μια χαοτική κατάσταση ταχύ-τατα κινουμένων ηλεκτρονίων, πυρήνων και θραυσμάτων τους.

ΦΑΣΗ 1 συζήτηση πριν το εργαστήριο Συζήτηση πριν το εργαστήριο Δίνουμε έμφαση στο στοιχείο της πρόβλεψης. Ρωτάμε για παράδε-ιγμα τους μαθητές τι θα συμβεί αν αναμιχθούν διαλύματα NaCl και AgNO3. Φροντίζουμε οι μαθητές να είναι εφοδιασμένοι με ένα πίνακα με τα κυριότερα ιζήματα. και πριν μπουν στο εργαστήριο να έχουν γράψει τις αντιδράσεις που θα πραγματοποιήσουν πειραματικά. Τονίζουμε το θέμα της διάστασης των ηλεκτρολυτών και της παρο-υσίας ιόντων σε διάλυμα. Εξηγούμε ότι η δημιουργία ιζήματος «α-πομακρύνει από το διάλυμα» ένα ζευγάρι ιόντων και αυτό αποτελεί την κινητήρια δύναμη, αιτία, για την πραγματοποίηση ορισμένων αντιδράσεων. Επιμένουμε στην ιοντική γραφή των αντιδράσεων, καθώς αυτή δε-ίχνει το μηχανισμό με τον οποίο αυτές πραγματοποιούνται. Αντίθε-τα, η μοριακή μορφή είναι κατάλληλη για στοιχειομετρικούς υπο-λογισμούς. Τέλος, συνδέουμε τις παραπάνω αντιδράσεις με τις πυροχημικές που έχουν εκτελεστεί στο πείραμα 3, επισημαίνοντας ότι οι πρώτες αποτελούν υγροχημικές ποιοτικές αναλύσεις.


ΠΕΙΡΑΜΑ 3

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Χημικές αντιδράσεις και ποιοτική ανάλυση ιόντων

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ενότητας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί να: γράφει σε ιοντική μορφή πρώτα και σε μοριακή μορφή μετά αντιδράσεις δημιουργίας ιζημάτων. προσδιορίζει ποιοτικά ορισμένα ιόντα μέσα από την πραγμα-τοποίηση τέτοιων αντιδράσεων.

ΦΑΣΗ 2 εκτέλεση -προφυλάξεις-επισημάνσεις ατομικό ή ομαδικό Είναι ένα κλασικό ατομικό πείραμα. Αρκεί ο κάθε μαθητής να έχει μπροστά του έτοιμα, τα απαιτούμενα αντιδραστήρια μέσα σε φια-λίδια. όργανα - αντιδραστήρια Προτείνονται να χρησιμοποιηθούν διαλύματα 0,1 Μ των NaCl, AlCl3, Na2SO4, FeCl3 και AlCl3, τα οποία παρασκευάζονται με διά-λυση των ποσοτήτων που δίνονται στο παράρτημα Β του εργαστη-ριακού οδηγού. Στα διαλύματα των αλάτων Fe και Al προσθέστε σταγόνες πυκνού HCl, ώστε να αποφευχθεί η υδρόλυση και η δημι-ουργία ιζήματος πριν πραγματοποιηθεί η επιθυμητή αντίδραση. Τα αραιότερα διαλύματα (0,01 Μ) των οξέων και της ΝΗ3 παρασ-κευάζονται με αραίωση διαλυμάτων 1 Μ τα οποία με τη σειρά τους έχουν παρασκευαστεί από τα πυκνά διαλύματα με τις αναλογίες που δίνονται επίσης στο παράρτημα Β. προφυλάξεις Οι συνήθεις στο χημικό εργαστήριο. Προσοχή στην πυκνή αμμωνία η οποία έχει αποπνικτική οσμή. βοήθεια - υποδείξεις Είναι σημαντικό τα διαλύματα για τον κάθε μαθητή να είναι έτοιμα μέσα σε πλαστικά φιαλίδια των100 mL, τοποθετημένα σε ένα δίσκο (π.χ. από αλουμίνιο, όπως οι μικροί δίσκοι των έτοιμων φαγητών). Κατά την ώρα του μαθήματος -όχι του εργαστηρίου - έχει γίνει θε-ωρητική προετοιμασία και αναγραφή των αντιδράσεων, πάντα στην ιοντική τους μορφή. Κέντρο βάρους της διδασκαλίας αυτής θα πρέ-πει να είναι, όπως ήδη αναφέρθηκε, η πρόβλεψη του αν γίνεται ή όχι μια αντίδραση μεταξύ ιόντων με αίτιο πάντα τη δημιουργία του ιζήματος. Τέλος, επισημαίνουμε ότι οι αντιδράσεις αυτές είναι χα-ρακτηριστικές των ιόντων και όχι των ενώσεων από τις οποίες αυτά προέρχονται.Για παράδειγμα φέρνουμε τις αντιδράσεις Cl- οι οποίες είναι ανεξάρτητες από την προέλευση τους π.χ.NaCl ή AlCl3 ή HCl

Τονίζουμε ότι σε συνδυασμό με τις χαρακτηριστικές ιδιότητες του παραγόμενου ιζήματος η αντίδραση γίνεται χαρακτηριστική για την ανίχνευση ή ποιοτικό προσδιορισμό του ιόντος, εδώ των χλωριόν-των. Άλλο παράδειγμα είναι χαρακτηριστική αντίδραση των θειικών ιόν-των με τα Ba2+, αντίδραση που χρησιμοποιείται και για τον ποσοτι-κό προσδιορισμό αυτών. Η περίπτωση της αναδιάλυσης του Al(OH)3 με την περίσσεια του NaOH δεν χρειάζεται να συνοδεύεται από την αντίστοιχη αντίδρα-ση μια και στη θεωρία δεν έχουν περιληφθεί οι αμφολύτες ή επαμ-φοτερίζουσες ενώσεις. διάρκεια Αν τα διαλύματα είναι έτοιμα η διάρκεια δεν ξεπερνά τα 30 min.

ΦΑΣΗ 3 συζήτηση μετά το πείραμα συζήτηση μετά το εργαστήριο Κάντε έναν έλεγχο για να δείτε αν οι μαθητές έχουν κατανοήσει «τον πίνακα με τα ιζήματα». Ρωτάμε για παράδειγμα αν θα πραγ-ματοποιηθεί αντίδραση όταν αναμιχθούν διαλύματα AlCl3 και Na2SO4 και περιμένουμε την απάντηση ότι δε θα γίνει αντίδραση επειδή το Al2(SO4)3 είναι ευδιαλυτό. Κάντε μια παρατήρηση για την ιδιότητα του Al(OH)3 να έχει μια νεφελώδη και ογκώδη μορφή πράγμα που καθυστερεί πολύ την πλήρη καθίζησή του. Συνδέστε το ίζημα του Fe(OH)3 , σαν χρώμα, με τα προϊόντα της διάβρωσης - σκούριασμα- του σιδήρου. παρουσίαση των αποτελεσμάτων Ζητάμε από τους μαθητές να αναγράψουν την ιοντική μορφή καθε-μιάς αντίδρασης, καθώς και τις ιδιότητες των ιζημάτων (χρώμα, μορφή π.χ. μικροκρυσταλλικό ή νεφελώδες και τη διαλυτότητά του σε οξέα ή βάσεις)

προεκτάσεις του πειράματος Προτρέψτε τους μαθητές να ανιχνεύσουν την παρουσία Cl- στο νε-ρό της βρύσης με αντιδραστήριο Ag+. Η ανίχνευση αυτή είναι θετι-κή (το νερό της βρύσης έχει, σύμφωνα με μετρήσεις της ΕΥΔΑΠ, περίπου 60- 100 mgL-1 ή ppm). Ρωτάμε τους μαθητές σε ποιες περιοχές αναμένεται μεγαλύτερη περιεκτικότητα του νερού σε Cl- ; Ζητείστε επίσης να κάνουν τον ίδιο έλεγχο στο απιονισμένο νερό (αν η στήλη δεν είναι προς το τέλος της δεν ανιχνεύονται χλωριόντα στο απιονισμένο νερό…) Αναφερθείτε (και δείξτε αν έχετε) τη λεγόμενη πλάκα παραστήξεως, όπου γίνονται ανιχνεύσεις με σταγονοδοκιμασίες. Ρωτήστε για να αξιολογήσετε τον τρόπο σκέψης και το βαθμό κα-τανόησης των μαθητών σας , αν γνωρίζουν αντιδραστήρια ανίχνευ-σης Η+ και ΟΗ-. Τέλος, αναφερθείτε στην ενόργανη ανάλυση (ποιοτική και ποσοτι-κή) τονίζοντας όμως παράλληλα και τη σημασία της λεγόμενης υγ-ροχημείας.


Το πείραμα αυτό έχει από τη φύση του κάποια πρωθύστερα. Οι μα-θητές και έχουν ζυγίσει και έχουν αραιώσει πυκνά διαλύματα. Εδώ θέλουμε πρώτα να εισάγουμε την έννοια του mol και τη σχέση του με την μάζα - δευτερευόντως με τον αριθμό των σωματιδίων -. Άρα η παρασκευή διαλύματος π.χ. CuSO4 0,1 Μ προϋποθέτει τον υπο-λογισμό της μάζα των 0,1 mol CuSO4 (δηλαδή τη μάζα 0,1 6,021023 «μορίων»). Μέσα από τον πίνακα των σχετικών ατομικών μαζών, Ar, υπολογίζονται οι σχετικές μοριακές μάζες, Mr, των ενώ-σεων οι οποίες αντιπροσωπεύουν τη μάζα σε g 1 mol. Άρα τα n mol έχουν μάζα m = n Mr. Δεύτερον πρέπει να υπενθυμίσουμε την έννοια της περιεκτικότητας ενός διαλύματος ως την ποσότητα (σε g ή mol ) της διαλυμένης ου-σίας, σε ορισμένο ποσό (μάζα ή όγκο) διαλύματος. Ειδικά η συγ-κέντρωση εκφράζει τον αριθμό mol της διαλυμένης ουσίας σε όγκο ενός λίτρου.


ΠΕΙΡΑΜΑ 4

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Παρασκευή διαλύματος ορισμένης συγκέντρωσης-αραίωση διαλυμάτων

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ενότητας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί να: αναγνωρίζει την έννοια του mol ως μονάδα ποσότητας ουσίας. εξηγεί τις μονάδες περιεκτικότητας, δίνοντας έμφαση στη συγ-κέντρωση του διαλύματος. ζυγίζει και να μετρά με ακρίβεια όγκους με τη βοήθεια ογκο-μετρικών οργάνων.

Ένα σημαντικό θέμα που ακολουθεί είναι ένα παράδειγμα μετατρο-πής μιας περιεκτικότητας π.χ. w/w σε συγκέντρωση, Μ, με τη βοή-θεια της πυκνότητας, ρ του διαλύματος. Αναφερόμαστε στην αραίωση σαν μιας βασική χημική πράξη στα διαλύματα, όπου τονίζουμε ότι η προσθήκη διαλύτη- νερού αλλάζει πολλά από τα χαρακτηριστικά του διαλύματος, αλλά όχι τον αριθμό των mol της διαλυμένης ουσίας. Εξού και η σχέση M1V1 = M2V2 Πρακτικά τονίζουμε τη μεγάλη εργαστηριακή σημασία και ακρίβεια των ογκομετρικών φιαλών, επιδεικνύοντας κάποιες από αυτές. Εξη-γούμε τα σύμβολα που υπάρχουν σε αυτές π.χ. την ένδειξη της θερ-μοκρασίας των μετρούμενων διαλυμάτων και την ποιότητα του γυ-αλιού κατασκευής τους.

ΦΑΣΗ 2 εκτέλεση -προφυλάξεις-επισημάνσεις ατομικό ή ομαδικό ; Για να γίνει ατομικά η παρούσα εργαστηριακή άσκηση χρειάζονται πολλές ογκομετρικές φιάλες. Γι’ αυτό είναι προτιμότερο να χωρίσε-τε τους μαθητές σε ομάδες των τριών, όπου ένας ζυγίζει , ο άλλος παρασκευάζει το διάλυμα και ο τρίτος κάνει τις αραιώσεις, πάντα σε συνεργασία μεταξύ τους. όργανα - αντιδραστήρια Προσέξτε ιδιαίτερα τη λεγόμενη ποσοτική μεταφορά ενός διαλύμα-τος από το ποτήρι ζέσεως στην ογκομετρική φιάλη. Το ποτήρι ξεπ-λένεται δυο-τρεις φορές με απιονισμένο νερό το οποίο στην συνέχε-ια μεταφέρεται στην ογκομετρική. προφυλάξεις Οι συνήθεις για κάθε εργαστήριο. βοήθεια - υποδείξεις Με αφορμή τον ένυδρο θειικό χαλκό μιλήστε για ένυδρα άλατα και την αντιστοιχία σε mol με τα άνυδρα, αλλά όχι την αντιστοιχία σε μάζα. Αν υπάρχει στο εργαστήριο δείξτε τον άνυδρο θειικό χαλκό ο οποίος είναι μια λευκή σκόνη έναντι της γαλαζόπετρας που είναι ο ένυδρος.

Τονίστε την ακρίβεια των ογκομετρικών οργάνων, μιλώντας για τη μικρή ακρίβεια των βαθμονομημένων ποτηριών ζέσης, τη σχετικά καλύτερη των ογκομετρικών κυλίνδρων και τη μεγάλη ακρίβεια των σιφωνίων (εκροής και βαθμονομημένων), των ογκομετρικών φιαλών και των προχοΐδων. Η αραίωση γίνεται πάντα σε ογκομετρικές φιά-λες και πουθενά αλλού. χρόνος απαιτούμενος Δεν ξεπερνά τα 30 min.

ΦΑΣΗ 3 συζήτηση μετά το πείραμα συζήτηση μετά το εργαστήριο Αν στο εργαστήριο δεν υπάρχει CuSO45H2O διαλέξτε ένα άλλο άλας κατά προτίμηση έγχρωμο όπως π.χ. K2Cr2O7 Αν δεν υπάρχουν ογκομετρικές φιάλες του λίτρου χρησιμοποιήστε όποιες έχετε π.χ. των 250 ή 100 mL τροποποιώντας ανάλογα την απαιτούμενη μάζα του άλατος. Δείξτε ότι τα πυκνά διαλύματα του εμπορίου διακινούνται πάντα σε περιεκτικότητες % w/w μαζί με την πυκνότητα ( ρ ή d) του διαλύ-ματος αυτού. Πολλές εταιρείες αντί του όρου πυκνότητα δίνουν την μάζα ενός λίτρου από το διάλυμα. Χρησιμοποιήστε το παράρτημα Α του εργαστηριακού οδηγού για να δείξετε έναν κατάλογο με τις περιεκτικότητες και συγκεντρώσεις πυκνών διαλυμάτων. παρουσίαση των αποτελεσμάτων Οι μαθητές παρουσιάζουν τους υπολογισμούς που έκαναν για την παρασκευή του διαλύματος 0,1 Μ και 0,001 Μ

προεκτάσεις του πειράματος Ζητήστε από τους μαθητές να κάνουν υπολογισμούς για την πα-ρασκευή ενός διαλύματος που θα περιέχει π.χ. 100 ppm ιόντων Cu2+. Εξηγήστε ότι τέτοιες μονάδες χρησιμοποιούνται για πολύ αραιά διαλύματα. Παρεπιμπτόντως αναφέρατε ότι ο όρος πυκνό ή αραιό για ένα διά-λυμα είναι σχετικός. Υπάρχει ένα πρώτο σχετικό όριο της τάξης του 1 Μ πάνω από 1Μ τα διαλύματα θεωρούνται πυκνά το οποίο για μέση Mr αντιστοιχεί σε 10 % w/V.

ΦΑΣΗ 1 συζήτηση πριν το εργαστήριο Θυμίζουμε με λίγα λόγια τη χημική δομή των σακχάρων ως πολυ-υδροξυαλδεΰδες ή πολυυδροξυκετόνες. Τονίζουμε ότι αναγωγικός χαρακτήρας ορισμένων από αυτά οφείλεται κατά κύριο λόγο στην αλδεϋδομάδα και μετά στην πρωτοταγή, ακραία, υδροξυομάδα. Τη λύση για την εκλεκτική οξείδωση δίνουν τα ήπια οξειδωτικά μέσα τα οποία χρησιμοποιήθηκαν ήδη στην ανίχνευση των αλδεϋ-δών, δηλαδή τα αντιδραστήρια των Tollens και Fehling. Τα προϊόν-τα μιας τέτοιας εκλεκτικής οξείδωσης, στην οποία μάλιστα η αν-θρακική αλυσίδα μένει αναλλοίωτη, λέγοντα αλδονικά ή απλώς ονι-κά οξέα Οι αντιδράσεις αυτές, κυρίως του Fehling, χρησιμοποιούνται στην οινοποιία για την ανίχνευση - και ποσοτικό προσδιορισμό- του σακ-χάρου που δεν έχει ζυμωθεί. Τα χρησιμοποιούμενα διαλύματα είναι εκείνα τα οποία περιγράφον-ται στο πείραμα 3 (ιδιότητες αλδεϋδών).


ΠΕΙΡΑΜΑ 5

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Ανίχνευση Υδατανθράκων

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ενότητας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί να: αναγνωρίζει ότι οι οργανικές ενώσεις που έχουν δύο, ή περισ-σότερες, χαρακτηριστικές ομάδες, παρουσιάζουν τις χημικές ιδιό-τητες και των δύο ομάδων. Να αναφέρουν σχετικά παραδείγματα. ανιχνεύει τα σάκχαρα με βάση τις γνώσεις που έχει αποκτήσει σχετικά με τη χημική δράση των αλδεϋδών.

ΦΑΣΗ 2 εκτέλεση -προφυλάξεις-επισημάνσεις ατομικό ή ομαδικό Το πείραμα είναι ατομικό όργανα - αντιδραστήρια Προμηθευτείτε γλυκόζη και φρουκτόζη από κάποιο Supermarket. Αν για την παρασκευή του αντιδραστηρίου του Fehling διαθέτετε ένυδρο θειικό χαλκό (CuSO4 5H2O), διαλύστε 35 g από αυτό σε 500 mL νερό (διάλυμα Α). Ο βρασμός στην περίπτωση του Fehling να γίνεται σε πλέγμα, με προσοχή και να διατηρείται για 1,5- 2 min. Αν διαλύσετε 0,1-0,3 g σακχάρου σε 100 mL νερό, τότε να χρησι-μοποιήσετε 5+5 mL από τα διαλύματα Α και Β. προφυλάξεις Οι συνήθεις στο εργαστήριο. Προσοχή στο βρασμό και στην κλίση του δοκιμαστικού σωλήνα. βοήθεια - υποδείξεις Χρειάζεται προσοχή στις αναλογίες σακχάρου και αντιδραστηρίου του Fehling, ώστε αυτό να μην είναι σε περίσσεια και το βαθύ κυα-νούν χρώμα του καλύψει το όλο φαινόμενο. Επίσης σημασία έχει όχι η ποσότητα του σακχάρου όσο η συγκέντρωσή του. Γι' αυτό προσέχετε τυχόν αραιώσεις. Για παράδειγμα αν χρησιμοποιήσετε 0,5 g από το σάκχαρο προσθέστε συνολικά 25 mL αντιδραστηρίου (12,5 + 12,5) και η αραίωση να μην υπερβεί τα 50 mL χρόνος απαιτούμενος Για το πείραμα απαιτούνται περί τα 30 min αν τα βασικά διαλύματα είναι έτοιμα.

ΦΑΣΗ 3 συζήτηση μετά το πείραμα συζήτηση μετά το εργαστήριο Είναι δυνατόν αντί σακχαρούχου διαλύματος να χρησιμοποιηθεί κάποιο κρασί (όχι ξηρό), οπότε μπορείτε να πάρετε απ’ αυτό 10 mL για 20 (10 +10) mL αντιδραστηρίου του Fehling. Στην περίπτωση αυτή αραιώστε μέχρι τα 50 mL με απιονισμένο νερό. Εξηγήστε στους μαθητές την έννοια και τη σημασία του τυφλού πει-ράματος. Τι θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί ως τυφλό στην προκειμέ-νη περίπτωση; Λόγω των μικρών ποσοτήτων σακχάρου είναι δυνατόν να μη δημι-ουργηθεί σαφές ίζημα, αλλά το διάλυμα από μπλε, αφού αποχρωμα-τιστεί, να χρωματιστεί πορτοκαλί. παρουσίαση των αποτελεσμάτων Οι μαθητές να γράψουν τον τύπο της γλυκόζης , καθώς και τον τύπο του προϊόντος της αντίδρασης. Επίσης να αναφερθούν στις ιδιότη-τες που έχουν τα ιζήματα που σχηματίζονται. προεκτάσεις του πειράματος Τονίστε τη σημασία του αντιδραστηρίου του Fehling στην οινοποιία (εξού και το εναλλακτικό πείραμα που προτάθηκε…). Ρωτήστε να ερευνήσουν τη δυνατότητα ποσοτικού προσδιορισμού του σακχά-ρου (μια μέθοδος είναι η προσθήκη γνωστής περίσσειας αντιδρασ-τηρίου και ο ποσοτικός προσδιορισμός της περίσσεια των ιόντων Cu2+ με ιωδομετρία..) Οι μαθητές είδαν ότι η κοινή ζάχαρη δεν αντιδρά Μπορούν να επα-ναλάβουν το πείραμα αφού πρώτα την υδρολύσουν. Έτσι 3 g ζά-χαρης διαλύονται σε 5 mL απιονισμένο νερό και στο διάλυμα προσθέτουμε 5 mL πυκνό HCl. Θερμαίνουμε για 3 min και μετά ψύχουμε. Στο διάλυμα που προέκυψε προσθέτουμε 12 ( 6+6) mL από το αντιδραστήριο του Fehling. H αντίδραση είναι θετική λόγω υδρόλυσης του δισακχαρίτη σε απλά ανάγοντα σάκχαρα (γλυκόζη και φρουκτόζη).

ΦΑΣΗ 1 συζήτηση πριν το εργαστήριο Τονίζουμε ότι η προσθήκη της αιθανόλης δρα ουσιαστικά ως κοινός διαλύτης των λιπών ή ελαίων, ενώ της βάσης γίνεται για επιτάχυνση της διαδικασίας παραγωγής. Η περιεκτικότητα του διαλύματος του NaOH έχει ιδιαίτερη σημα-σία. Αν το λάδι που χρησιμοποιείται είναι μηδενικής οξύτητας (δεν περιέχει ελεύθερα οξέα) δεν χρειάζεται τόσο πυκνό διάλυμα NaOH π.χ. 10 % w/V είναι αρκετό. Αν το διάλυμα είναι πολύ πυκνό ο πα-ραγόμενος σάπωνας είναι πολύ δυσδιάλυτος και εγκλείει μεγάλες ποσότητας λίπους. Επίσης στη φάση της εξαλάτωσης η περιεκτικότητα του διαλύματος του NaCl που χρησιμοποιείται εξαρτάται από τη διαλυτότητα του σάπωνα και τελικά από την πρώτη ύλη. Αν χρησιμοποιηθεί καθαρό ελαιόλαδο διάλυμα 15 % w/V σε NaCl, αρκεί.


ΠΕΙΡΑΜΑ 6

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Παρασκευή σαπουνιού

ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ενότητας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί να: αναγνωρίζει ότι οι βιομηχανικές μέθοδοι παρασκευής έχουν τη βάση τους στο εργαστήριο. εκτελεί πειραματικά τη σαπωνοποίηση των εστέρων (λιπών και ελαίων).

ΦΑΣΗ 2 εκτέλεση -προφυλάξεις-επισημάνσεις ατομικό ή ομαδικό ; Το πείραμα μπορεί να είναι ατομικό. όργανα - αντιδραστήρια Χρησιμοποιείστε μεγαλύτερες ποσότητες από τις προτεινόμενες στον οδηγό ή χρησιμοποιήστε ποτήρι των 50 mL. Όπως αναφέρθηκε αφού ξεκινάτε με καθαρό ελαιόλαδο χρησιμο-ποιήστε διάλυμα 10 w/V NaOH και 15 % w/V NaCl. Aν έχετε ψεκαστήρα στη φάση της έκπλυσης ψεκάστε με λίγο νερό. προφυλάξεις Προσοχή να μη έλθει σε επαφή φλόγα με το οινοπνευματικό διάλυ-μα. Επίσης ισχύουν οι γενικές προφυλάξεις στο εργαστήριο. βοήθεια - υποδείξεις Υπάρχει περίπτωση κατά την πρώτη φάση να «κόψει» ο παραγόμε-νος σάπωνας. Αν συμβεί αυτό προσθέτουμε νερό, οπότε παράγεται σαπούνι με μορφή γαλακτώματος. Μπορούμε αν θέλουμε να ελέγξουμε το τέλος της εξαλάτωσης αν πάρουμε, ενώ διαρκεί ο βρασμός, ένα μικρό δείγμα σε δοκιμαστικό σωλήνα και ψύξουμε εξωτερικά με νερό της βρύσης. Αν το δείγμα δε θολώσει η εξαλάτωση είναι πλήρης. Η φάση της εξαλάτωσης θέλει βρασμό επί 10 min τουλάχιστον. Η αποχυνόμενη υγρή φάση που υπέρκειται του σαπουνιού περιέχει γλυκερίνη, σαπούνια μικρότερου Μr, τυχόν περίσσειες NaOΗ και NaCl. Για τον υπολογισμό της απόδοσης υπολογίζουμε τη μάζα του ελαι-όλαδου, m1 = V1ρ . Επίσης ζυγίζουμε την ποσότητα του παραγόμε-νου σάπωνα, m2. Άρα η % απόδοση είναι : (m2 /m1) 100 χρόνος απαιτούμενος Ο υπολογισμένος των 30 min

ΦΑΣΗ 3 συζήτηση μετά το πείραμα συζήτηση μετά το εργaστήριο Μπορούμε να ρωτήσουμε τους μαθητές για το λεγόμενο πράσινο σαπούνι. Ατό παράγεται από το πυρηνέλαιο με εκχύλιση με διαλύτη όπως CCl4 ή βενζίνη. Ο διαλύτης εκχυλίζει και τη χλωροφύλλη με αποτέλεσμα το παραγόμενο σαπούνι να είναι πράσινο. Κατά την κοινή έκφραση το σαπούνι με σκληρό νερό «δεν πιάνει» χάνοντας την απορρυπαντική του δράση. Που οφείλεται αυτό; Στο ότι τα σχηματιζόμενα άλατα των οργανικών οξέων με Ca2+ ή Mg2+ είναι αδιάλυτα στο νερό με αποτέλεσμα την ανάλωση του σάπωνος για τέτοιες αντιδράσεις καθίζησης. Παλαιότερα για τη σαπωνοποίηση χρησιμοποιούσαν στάχτη από την καύση ξύλων. Γιατί αυτό; Στη στάχτη -τέφρα περιέχεται K2CO3 το οποίο σαπωνοποιεί τα ελεύθερα λιπαρά οξέα παρουσίαση των αποτελεσμάτων Γράφονται οι αντιδράσεις σαπωνοποίησης. Δίνονται οι υπολογισμοί της απόδοσης παραγωγής του σάπωνα . προεκτάσεις του πειράματος Αν και δεν υπάρχει το αντίστοιχο θεωρητικό υπόβαθρο ρωτάμε την περιοχή τιμής του pH του διαλύματος του σάπωνα. Μπορούν οι μαθητές να το μετρήσουν με πεχαμετρικό χαρτί ή με δείκτη φαινο-λοφθαλεΐνη. Είναι πάνω από 8,5 μια και τα RCOO- είναι ασθενής βάσεις εφόσον τα λιπαρά οξέα, RCOOH, είναι πολύ ασθενή. Τους ζητάμε να διερευνήσουν βιβλιογραφικά για τα διάφορα είδη σαπουνιών, όπως π.χ. σκληρά και μαλακά, αρωματικά, υγρά κλπ.

Documents

minimum (test) - sch.grusers.sch.gr/mmantziou/BiblioEkpaideytikoy.pdfδομικά σωματίδια της ύλης .Να ορίζει τι είναι άτομο, μόριο και